黑洞可以吸進任何物質,白洞那?

2021-01-15 硬核科普

早在一個多世紀前,人們就已經透過數學公式預言了黑洞的存在。現在我們已經拍到了第一張黑洞的照片,但是黑洞仍然有很多秘密,就像它們更神秘的鏡像雙胞胎一樣就是白洞。

想像一下,如果我們可以用影片錄下黑洞,看看它如何把所有靠得太近的物質,甚至光都給吸進去,然後將這部影片倒著回放。這就是白洞該有的樣子,將物質推出去並噴出來的黑洞相對版本。我們用這個概念來解釋下,去看看你的廚房水槽,打開水龍頭,看看水是如何流入排水孔的。這個排水孔就是黑洞,它的吸力非常大,大得令任何水流都躲不過。但是現在請觀察,一下水流本身,當它留下來接觸到水槽的表面時,它會向四面八方放射開來,其能量之大,使水無法回流,白洞的運作大概就是這個樣子。

如果你能乘坐火箭進入太空,你會面臨的最大挑戰就是地球的重力,它會努力將你往下拉,除非你的引擎非常強大,且你的速度夠快,能達到所謂的脫離速度位置。黑洞的引力非常大,以至於根本不可能加速到脫離速度。它比光速還快,而宇宙中沒有任何東西能比光更快。若將這個重力改變方向的話,將它朝外推而非向內拉,就像光無法逃離黑洞的力量一樣,光也無法接近白洞。

這非常奇怪,因為白洞有質量,所以它應該有重力才是。因為這就像任何宇宙天體一樣,白洞應該會吸收其他物質。就像太陽能讓行星繞著它轉或者地球,透過重力讓你的腳粘在地上一樣。黑洞的外邊界被稱為事件視界,在這個事件視界之中,引力是最強大的。如果某物超出這個限制,它就永遠無法逃脫了。而白洞的世界則是一個不讓任何東西進入地無法滲入的邊界。黑洞不斷吸收它周圍的物質,巨大的氣體雲和塵埃不會被吸入黑洞,而是會在黑洞周圍打轉,它們會形成一個發光的圓盤。與黑洞不同的是,白洞可能不會旋轉,所以也沒有像光環一樣的圓盤。現在仍沒有證據顯示出宇宙中的某處,確實隱藏著我們想像中的白洞。到目前為止,這還只是一個純粹的數學理論。

此外,一個不斷噴出物質的巨大物體必然是顯而易見的,然而它們之間卻仍杳無痕跡。但是也有理論,試圖闡述白洞會是什麼模樣。記得在學校裡學過的物質,無法被創造或毀滅嗎?這代表著宇宙的總質量和總能量是恆定的。例如,當你燃燒一根圓木燒完後,最終所有的剩餘物,煙,灰燼和氣體將等同於所有參與燃燒的原料。不管歷史如何變化,它仍然含有原始狀態的。這與黑洞理論不太相符,科學家們知道,由於黑洞會洩露出能量,所以黑洞所含有的所有物質都會隨時間蒸發。但是即使一個黑洞失去了他所吸入的所有物質,也仍然不會將它所消耗掉的給復原。

那麼這些東西都到哪裡去了呢?我們總是認為黑洞的能量,來源是其中新的一個起點。這是一個單一地點,極小卻又極大,且密度極高,以至於物理和數學都無法加以解釋,就仿佛它在現實中撕開了一個洞一樣。有些天文學家認為,黑洞的深處一定有一個開口,而非一個中心密度極高的起點才是。它可能會倒向宇宙中的另一個點,或者導向一個完全不同的宇宙。而另一端可能會是一個白洞,這就能解決信息的問題,它只是通通被導向另一個地方,而不是消失了。

另一種觀點認為,白洞可能是黑洞生命周期的一個短暫階段,即黑洞的終結。如果黑洞不斷地失去質量,它最終肯定會失去一切質量並消失不見。但在黑洞生命的最後階段,它可能會變成白洞。這就解釋了為什麼我們無法探測到白洞了,因為幾乎不可能找到蒸發的黑洞,畢竟它蒸發所花的時間太長了。我們知道黑洞是怎麼出現的,它是一顆比太陽還大得多的恆星,在自身引力作用下,隨時間老化成超新星並爆發後坍縮而成。

要理解白洞是如何形成的,則要困難得多,除非它也是老化的結果。但是,是黑洞老化而不是恆星老化的結果。宇宙歷史上最初的黑洞,是在宇宙大爆炸後不久所形成的,而那些古老的黑洞則是生成白洞的最佳標的。這個想法也讓天文學家認為白洞可能非常小,比光的波長還要小,而光的波長大概是細菌的大小,這樣的話我們就看不見白洞了,且因為白洞的排斥力,所以沒有任何物質能與它們產生反應。然而它們仍然有一定的質量,換句話說,它們是神秘暗物質的最佳可能。儘管暗物質佔宇宙85%的比例,但我們卻無法觀測到它。有人說,宇宙大爆炸本身與白洞的本質非常相似。一個突然爆發開,並向四面八方擴散的小點,產生出未來某天會變成恆星,星系,行星和生命的所有物質。

2006年,美國太空總署NASA的一顆衛星捕捉到了,一絲極其強烈的伽馬射線爆發,這些是宇宙中已知的最明亮的高能爆炸。但這一次爆炸所發生的區域,並不是本來預期會發生爆炸的太空區域,它的特性對超新星爆發或中子星合併,所產生的伽馬射線來說也很不一樣。其它爆炸通常只會持續幾秒鐘,然而這次爆炸卻持續了一分半鐘。關於它的起源有一種觀點認為,天文學家這次所觀測到的是一個真正的白洞。然而,就白洞的謎團最可能的答案是,我們對宇宙本質的計算和預測根本來說就不夠精準。在這種情況下,白洞只會是一種,玩起來和思考起來很酷的數學模型而已。但我們確信的是,大約在五十年前,黑洞只存在於紙上,也許將來白洞也會給我們點驚喜呢。

科普如此有趣,讓我們下期再見!

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  • 黑洞的底部有什麼?
    黑洞是空間組構的曲率,空間就像一種織物,時間和光線在它上旅行,當時間和光線經過黑洞時,它們的路線彎曲,看起來像是被吸進一個洞裡,同樣的,質量也會被黑洞吸到黑洞裡,並且由於黑洞的劇烈引力而被撕裂成碎片。也許可能會有什麼東西,但是以我們現在的技術,我們甚至無法接近任何黑洞,甚至銀河系中心。任何東西,包括行星、恆星,如我們的地球和太陽,如果被黑洞吸進黑洞,將會被黑洞所吸收。黑洞會愈發壯大,但不用擔心,每個黑洞都有一個極限,當黑洞到達這個極限時,它就會停止生長,並且會釋放它所消耗的質量。
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    黑洞是宇宙中最可怕的天體,強大的引力導致光都無法逃脫,但,黑洞並非永恆的,那麼到底是什麼能讓如此可怕的黑洞消失呢?自從科學家發現黑洞以來,人們一直以為黑洞時永恆存在的,沒有任何物質可以使它消失。然而隨著科學家的不斷研究發現,黑洞其實是有壽命的,最早提出黑洞具有壽命的是霍金。霍金根據量子力學的理論推算,黑洞會向外噴射粒子,這些粒子會不斷帶走黑洞的質量,霍金稱其為黑洞蒸發。根據不確定性理論認為,宇宙中每時每刻都會產生正負相反的粒子,這些粒子在產生的瞬間便會相互碰撞消逝,這種現象在黑洞視界附近尤為突出,甚至發生的更加頻繁。
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  • 黑洞的底部有什麼?
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    黑洞是宇宙中最可怕的天體,強大的引力導致光都無法逃脫,但,黑洞並非永恆的,那麼到底是什麼能讓如此可怕的黑洞消失呢?自從科學家發現黑洞以來,人們一直以為黑洞是永恆存在的,沒有任何物質可以使它消失然而隨著科學家的不斷研究發現,黑洞其實是有壽命的,最早提出黑洞具有壽命的是霍金。霍金根據量子力學的理論推算,黑洞會向外噴射粒子,這些粒子會不斷帶走黑洞的質量,霍金稱其為黑洞蒸發。
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    文/玉濁清黑洞真的這麼可怕嗎?霍金輻射:進了黑洞或許還可以出來黑洞對於人類而言是極具神秘色彩的,同時也是現代廣義相對論中宇宙空間內存在的一種天體,黑洞的引力非常的大,幾乎可以吸進各種物體,黑洞也是時空曲率,大到光都無法將其視界逃脫天體,這種神秘的物體,被美國物理學家命名為黑洞。
  • 人類未解之謎:黑洞到底是什麼?黑洞吸走的物質又去哪了呢?
    如果一個界,只存在意識,意念等無實體形態物體,或許這樣沒有時間,空間的界才可以被稱之為無限大。黑洞是宇宙中星系形成的早期過程,馬克思說過:事物總是互相矛盾而又互相依賴的。兵法方:相矛盾的概念在一定條件下,是可以互相轉化的。馬克思也曾經闡述過基礎物質不軟論。近期科學實驗證明,基礎物質即使核裂變,核聚變,即使成為跨克微粒子,其基礎物質永遠是存在的。
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  • 超級黑洞可以浮在水面上?黑洞沒有裸奇點,但和你想像的不一樣!
    研究黑洞的彭羅斯今年終於獲得了諾貝爾獎,以後誰再說黑洞還沒被證實真實存在,就和說美國登月造假一樣,大抵都可以歸入陰謀論那一夥了。 黑洞是宇宙時空破裂的地方,相當於你用一根極細的針,在宇宙時間和空間中戳了一個洞,然後物質就源源不斷地漏進去,無論你如何填,拿多少物質去填,都無法填滿時空中這個小小的針眼,只會讓它的質量越來越大。 所以黑洞是個極小卻密度極大的點,怎麼可能浮在水面上呢?
  • 超級黑洞可以浮在水面上?黑洞沒有裸奇點,但和你想像的不一樣
    研究黑洞的彭羅斯今年終於獲得了諾貝爾獎,以後誰再說黑洞還沒被證實真實存在,就和說美國登月造假一樣,大抵都可以歸入陰謀論那一夥了。黑洞是宇宙時空破裂的地方,相當於你用一根極細的針,在宇宙時間和空間中戳了一個洞,然後物質就源源不斷地漏進去,無論你如何填,拿多少物質去填,都無法填滿時空中這個小小的針眼,只會讓它的質量越來越大。
  • 黑洞周圍的星際物質真的可以被吸積到視界面上嗎?
    黑洞是整個宇宙中最神秘的天體,美國物理學家約翰·惠勒(John Archibald Wheeler)1969年首次命名「黑洞」(Black Hole)的原因,就是因為根據廣義相對論的計算發現,任何被引力吸積到黑洞視界上的物質(包括光),都無法再逃離出去。
  • 霍金認為任何被黑洞吸入的物質會永久消失,30年後霍金說:我錯了
    大家好,歡迎收看量子科普第54期,我是常常,今天和大家聊一聊關於霍金悖論的事情黑洞是宇宙中的一種神秘天體,黑洞區域內的引力非常大,黑洞強大的引力會將周圍的一切物質吸入黑洞之中(包括光),那麼問題來了,黑洞將這些物質吸入進去之後
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