震驚,科學家提出我們可能生活在「黑洞」中

2021-01-09 踏破蒼穹與你賓臨天下

我們自己的宇宙對於局外人來說可能像黑洞。

一項新的研究提出了一個理論,即由坍縮的宇宙構成的黑洞會產生暗物質,而我們自己的宇宙對於局外人來說可能像黑洞。

多元宇宙論
多元宇宙

如果這個新理論被證實,那麼我們一直在尋找的地外文明很可能就在黑洞中。反過來來講,對外生命觀察到的我們也是一個「黑洞」。那麼,這樣投機性問題、暗物質問題以及多元宇宙概念就都能說得通了。接下來科學家們要做的就是,通過觀察或者試驗來驗證這個新學說。

多元宇宙

一種奇怪的新理論表明,微小的原始黑洞(在我們宇宙的最開始形成的黑洞)可以構成暗物質,並且奇怪的是,它們包含自己的微小坍縮的宇宙。

這是一個奇怪的想法,雖然解決了投機性問題,卻一次解決了宇宙中幾個最重要的謎團。但是,有關這項研究的最有爭議的是,表明對整個外部觀察者來說,我們的整個宇宙就像任何其他微小的黑洞氣泡一樣。

這項新研究暗示了多重宇宙的存在,在這個多重宇宙中,我們的宇宙只是結構更廣泛,更複雜的眾多宇宙之一。如果我們的宇宙存在「外部」,那麼外部觀察者可能會將我們所知道的全部東西(恆星,星系和數十億光年的空間)視為一個微小的原始黑洞。

美國、日本、臺灣等地多名科學家的聯合猜測

長期以來,科學家一直在努力解決暗物質的神秘問題,暗物質是一種無法解釋的物質,暗物質是理論上佔據了宇宙大部分質量並且將星系團聚在一起的無形物質。物理學家提出各式各樣的理論,它是由尚未被發現的粒子組成的,它是由沸騰的血漿形成的,甚至可能根本不存在。

但這項研究表明,這些奇異的原始黑洞可能解釋了科學家懷疑在宇宙某個地方的所有暗物質。儘管暗物質不會發出可檢測的光,但科學家知道它的存在是由於其對星系團和太空中其他輻射物體的引力作用。

基於這個學說,是由美國、日本、臺灣多地的科學家共同執行的一項科研項目。UCLA天體物理學家亞歷山大·庫森科(Alexander Kusenko)說,他領導了這項新研究。

「嬰兒宇宙」時期的空間泡沫

他們假設,那些原始的黑洞會在我們宇宙成立之初就冒出來,當時它非常密集並且處於不斷變化的狀態。

庫森科說,在它們內部可能是沒有物質的微小宇宙,隨著我們自己的宇宙迅速膨脹而開始而未能形成。根據美國,日本和臺灣研究人員上個月發表的一項研究,現在,科學家們提出原始黑洞(可追溯到宇宙初期的假想物體)是「可行的暗物質候選者」 。

「我們仍然不知道暗物質是由什麼構成的,但是,由於已知存在黑洞,因此很自然地要問暗物質是否可以由可能在恆星和星系形成之前就形成的黑洞組成,」

先前的研究已經指出,原始黑洞或PBH可作為解決暗物質的方法,但Kusenko的團隊概述了一種新穎的PBH形成場景,其中涉及在宇宙初期可能出現的假設「嬰兒宇宙」。換句話說,我們宇宙的微小宇宙分支可能既是PBH的種子,又是解鎖多重宇宙的關鍵。

目前,這些概念都是推測性的,儘管庫森科和他的同事們提出了在未來幾年內用複雜的望遠鏡觀察性地限制令人難以置信的假設的方法。科學家認為,PBH是在宇宙膨脹期間誕生的,宇宙膨脹是宇宙大爆炸之後的宇宙大爆炸之後的時期。與由大質量恆星爆炸性死亡造成的「常規」黑洞不同,PBH被認為是由時空中密度稍高的區域產生的。結果,這些物體可能很小,只有行星質量(甚至更小)。

庫森科說:「早期的宇宙是如此密集,以至於即使密度發生30%至50%的波動,也會使原始的原始等離子體進入黑洞。」 「此外,近年來,理論家發現了新的非常普通的場景,即在早期宇宙中可能會形成黑洞。因此,我們可能正在從不同的角度尋求重大發現。」

庫森科和他的同事們在他們的研究中探索了一種特殊的PBH形成場景:即使是怪異的東西,任何太大而不能塌陷成黑洞的真空氣泡也可能已經成為起源於早期宇宙的嬰兒宇宙。在外部觀察者看來,這些氣泡看起來像PBH,但從內部看,它們似乎是一個正在擴展的宇宙,就像我們自己的宇宙一樣。

自然地,這提出了一個令人驚訝的問題:我們是否存在於這些嬰兒宇宙中的一個,從外部看起來像PBH?

「這並非不可能,」庫森科說,「儘管我們認為嬰兒宇宙沒有物質。對於內部觀察者來說,一些其他的物理學可能會使它們看起來更像我們。」

這是一個令人毛骨悚然的概念,但它將一直存在於理論領域,直到科學家能夠獲得支持它的真實觀測數據為止。為此,庫森科的團隊很樂觀,他們的假設可以通過夏威夷的莫納克亞山頂的斯巴魯超高級凸輪(HSC)或智利的魯賓天文臺時空傳統調查(LSST)進行檢驗。將於2022年開始運營。

HSC每隔幾分鐘就會掃描最近的星系仙女座(Andromeda)的整個範圍,從而為科學家提供了精確且不斷更新的銀河動力學圖景。該項目的目標之一是發現任何在重力作用下使星光彎曲和變亮的漂移的PBH。相機已經標記出了潛在的PBH候選物,其質量似乎大約等於月球的質量。

一旦收集到數據,LSST將能夠對銀河系的銀河系中心進行類似的調查,「由於其大的鏡面光圈,寬視場,更高的探測器靈敏度以及預期的性能,它很容易測試PBH場景。出色的圖像質量可以同時監視多個恆星,」該研究稱。

如果暗物質實際上確實由氣泡形成的PBH組成,那麼即使使用如此複雜的天文測量,大多數暗物質也太小而無法單獨檢測。

庫森科說:「不幸的是,我們無法探測到質量很小的黑洞,而且如果原始的黑洞構成了暗物質,那麼這些黑洞中的大部分將無法被發現。」 「但是,如果在早期宇宙中形成各種尺寸的黑洞,我們可以抓住黑洞分布的尾巴。」

換句話說,尋找較大的PBH可以幫助科學家推斷較小的PBH。PBH也可能與中子星碰撞,中子星是一種密集的死星,因此「當它們破壞中子星時,我們也許能夠檢測到原始的黑洞。」

這些努力可以為暗物質的性質,嬰兒宇宙以及有關宇宙的無數其他問題提供亟需的啟示。PBH假設已經存在,幾十年來一直設法逃避人類的探測,但是新一代的寬視場望遠鏡最終可能會揭示出這些隱藏的異常及其所有多汁的秘密。

難道科學的盡頭真實神學?

這時,不禁讓我想到一句話,科學的盡頭是神學,難道真的是這樣嗎?如果這個理論被證實,那麼這不就是佛教所說的一沙一世界嗎,時間存在的三千世界了。還有至今我們也無法理解的,偉大科學家牛頓和愛因斯坦,在他們人生的尾聲都不約而同的研究起神學。

當然,這只是猜測需要驗證才能知道,請關注作者,後續繼續分享科學、科技、宇宙……帶給我們的奧秘吧。

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