在弦理論基礎上,黑洞毛毛球理論出現,它顛覆了我們對黑洞的認知

2020-12-05 騰訊網

廣義相對論中對黑洞的描述

黑洞是宇宙中最神秘的物體,它出現在愛因斯坦的廣義相對論中,根據理論描述如果一個物質被壓縮到足夠小的體積,那麼引力就會變得極其強大,這種瘋狂的引力壓縮能勝過自然界其他四種基本力,而且一旦達到某個臨界值,物質就會不斷擠壓,壓縮到一個無限小的點。這個無限小的點被稱為奇點,它被一個被稱為「事件視界」的表面所環繞,在這裡,其內部引力的強大程度,連光在它面前都無法逃逸。

黑洞的發現與霍金輻射

在20世紀中期,天文學家們開始發現一些看起來像黑洞的天體漂浮在宇宙中。1976年,物理學家史蒂芬·霍金意識到黑洞並不是一成不變的,由於量子力學的奇異性,黑洞會慢慢蒸發,這也導致了一個悖論,所有落入黑洞的物質或能量都被吸收進去,但所謂的霍金的輻射並沒有將它們釋放,那麼當黑洞最終蒸發時,吸收的物質或能量都去了哪裡?

科學家用弦理論來解釋黑洞

在過去的幾十年裡,理論物理學家們一直在努力尋找著證據,用來解答這個悖論或者可以用數學理論來代替奇點理論。於是他們嘗試用弦理論來解答,弦理論聲稱是一種萬物的理論,能夠解釋每一種粒子,每一種力,以及宇宙中的一切。弦理論是一種宇宙模型,該理論認為所有的亞原子粒子都並非是小點,而是類似於橡皮筋的弦。弦理論學說不只是描述「弦」狀物體,還包含了點狀、薄膜狀物體,更高維度的空間,甚至平行宇宙。

黑洞毛毛球理論

所以在弦理論的基礎上,又誕生了「黑洞毛毛球理論」,理論中描述黑洞並非是我們目前所熟知的樣子,而是一顆模糊且振動的弦球體。但這個理論也是備受爭議,畢竟就連弦理論目前都尚未能做出可以實驗驗證的準確預測,不過這不妨礙我們應用這個理論來做一些探索性的推測。

黑洞毛毛球理論中的模糊球體

為了更好理解「黑洞毛毛球」理論中的模糊球體,我們用中子星做類比,當一個物體沒有足夠的引力壓縮形成黑洞時,就會形成中子星,中子是原子的基本成分之一,它們通常與質子和電子等其他粒子一起運動,但在中子星內部,這種原子間的親密關係會被分解,而留下的只是儘可能緊密地擠在一起的中子。「模糊的球體」理論正是如此,它內部的基本弦也被分解,僅僅是簡單的擠在一起,形成一顆大的弦球。

未來,對引力波的探測和識別,將是最重要的方法之一

科學家表示,要驗證這一理論的準確性,目前最好的方法就是通過引力波,當黑洞發生碰撞或合併時,它們會釋放出一股強大的引力波海嘯,並橫掃整個宇宙,最終到達我們地球上。到目前為止,科學家們已經通過引力波見證了幾十次黑洞的合併,不過要區分普通黑洞和「模糊的球體」還需要更先進的天文儀器,如果能夠找到「模糊球體」的證據,那將不僅僅是解開了黑洞到底是什麼,它還會揭示宇宙的一些本質問題。

相關焦點

  • 神奇的弦理論,居然能把黑洞算得明明白白的!
    根據霍金等人證明的 「黑洞無毛」定理,宇宙中所有的黑洞有且只有三個基本量:質量、角動量和電荷;除此之外沒有任何信息了。後來霍金又提出了「黑洞蒸發」理論,也就是我們說的「霍金輻射」,這個理論簡單來說,就是黑洞可以通過這種熱輻射的方式把自己蒸發掉。
  • 一個不該出現的黑洞,質量是太陽的142倍,顛覆現有的黑洞理論
    因為恆星級黑洞在宇宙中非常廣泛,但事實上,從人類現有的科學理論出發,它卻本不應該存在。直白一點來說,大質量恆星演化成的黑洞,就是恆星級黑洞。 從現有的恆星級黑洞形成理論出發,通過數據模擬演算,科學家們認為,宇宙中恆星級黑洞最大的質量,也不會超過太陽的100倍,可是,這次新發現的恆星級黑洞卻顛覆了認知,它究竟如何出現的呢?
  • 弦理論能解釋黑洞奇點處的物理現象嗎?
    圖示:黑洞免責聲明:弦理論完全是理論上的;目前還沒有確鑿的證據來證明或反駁它。所以這個奇點代表了廣義相對論自相矛盾的一點,愛因斯坦警告我們不要在那裡使用GR。「物理定律在奇點處崩潰」這句話來源於廣義相對論的自相矛盾之處。(請注意,這裡唯一會崩潰的是我們的理論,而不是實際運行宇宙的定律。)弦理論是唯一一個甚至有可能猜測黑洞內部的真實情況主要理論,(例如「模糊球」)。
  • 黑洞王者被科學家發現,顛覆以往科學認知,或將改寫黑洞研究理論
    黑洞是宇宙中最神秘的天體之一,另外還有蟲洞和白洞,這三種宇宙中的自然現象,可以說是物理學家研究的重點。從現在的研究成果來看,蟲洞目前還是一個理論上的天體,至今科學家沒有找到任何直接證據。雖然科學家發現了一些見解的證據,但是這些證據都不能指明蟲洞的真實性。
  • 最大恆星級黑洞被發現,現有黑洞理論被顛覆,中國科學家功不可沒
    現代科學研究認為,黑洞的中心就是我們常說的「奇點」,黑洞的前身——死去的恆星質量在這裡被無限壓縮到極限,並且密度無限大。那麼,黑洞究竟有多大呢?科學家表示,通過計算機建模分析,大質量的恆星級黑洞最大質量不會坍縮超過太陽質量的25倍,即使它的前身恆星質量可以達到太陽的100倍甚至更大,在經過一系列物質損失後,最終黑洞的質量也會小很多。
  • 弦理論黑洞帶來的時間空間本質疑問
    最近一些年,弦理論大火,所為我也跟風閱讀了一本美國斯蒂文斯科特古布澤教授寫的弦理論,書寫的很淺顯易懂,普通人都能看懂。真正研究弦理論還是很難的,要解多重偏微分方程,現在都是計算機解算這些東西。弦理論就是把所有研究的對象都當成一種弦,一共有很多種弦。空間就是很多弦組成,感覺有一點像蜘蛛網。
  • 愛因斯坦時空扭曲理論證實,黑洞理論將被顛覆!
    愛因斯坦時空扭曲理論證實,黑洞理論將被顛覆!宇宙真的經歷過大爆炸?宇宙的盡頭又是什麼樣子?這些問題一直困擾著我們很多年,即使是現在的科學技術,仍無法測量出宇宙的真實大小。人類作為宇宙中的一員,對宇宙的研究中發明了很多的設備,比如射電望遠鏡的出現就讓我們對所處的銀河系有了較為詳細的了解。
  • 弦論學家:黑洞並不存在,取而代之的是弦球
    黑洞是愛因斯坦廣義相對論的預言之一。當物質被壓縮成足夠小的體積時,它自身的引力所產生的拉力將足夠強大,一旦超過某個閾值,物質就會坍縮成黑洞。黑洞中心的物質是無限小的,所以它的密度是無窮大的。在這一點上,所有的數學物理定律都將失效。
  • 弦理論和M-弦理論
    為什麼會誕生弦理論?過去兩個世紀的科學家都致力於研究大爆炸之前的宇宙,目前,暴脹場讓我們知道了大爆炸之前的「宇宙黑暗世紀」的模樣,但再追溯到那個「點」,我們就沒有再科學的理論來支持了。於是我們決定到黑洞裡去尋找答案(因為黑洞奇點和我們稱為宇宙開端的極為相似)。
  • 宇宙實際上是一個「超級黑洞」?科學家的發現顛覆認知
    因為根據這些理論建立起的宇宙模型,在對某些問題的解釋上,甚至比以大爆炸理論為基礎的模型更加的自洽,例如黑洞宇宙模型(black hole cosmology)。因為科學家們發現了一個顛覆認知且細思極恐的事實:如果將已知宇宙的質量帶入史瓦西半徑計算公式中計算,得到的數據和哈勃半徑只有極小的誤差。由於對宇宙的計算數值非常龐大,無法做到完全的精確,所以可以認為史瓦西半徑和哈勃半徑是相等的,這也就意味著我們的宇宙是一個超級黑洞。
  • 弦理論到M理論,你知道弦理論的發展軌跡,和弦理論的科學依據嗎
    畢竟沒有科學證據能夠證明,宇宙大爆炸實實在在的發生過,同時現在的科學家開始有了一系列新的發現,弦理論就是在這個基礎上,逐漸的開始發展起來,隨著我國科教頻道的一個紀錄片出現,弦理論更加引起大家的注意。所以弦理論幾乎處於一個停滯的階段,這讓科學界對於弦理論是否正確,開始提出了一系列的質疑。隨著科學的不斷發展,重離子和超重力開始出現,此時弦理論終於找到了一些依據。一九八零的時候終於第一個超弦理論模型出現了,這個科學研究帶來了一個新的變化。
  • 有理論認為黑洞或是通往宇宙高維空間的鑰匙
    目前,一種粒子物理學理論認為,事實上宇宙存在九維空間,黑洞可能是通往其它宇宙空間的「鑰匙」。
  • 被稱為「大一統」的理論,解釋了宇宙本質,內容顛覆認知
    人類在物理領域,已經很久沒有重大的突破出現了,這並不代表人類科學止步,我們的科學技術一直在高速發展,只不過沒有出現甚至重大突破,比如發現引力,發現宇宙的誕生等等這樣世紀性的發現,每一位科學家都希望自己的研究可以改變這個世界,但是經過幾個世紀的積累,我們對於宇宙的認知已經基本完善,當代科學家需要比前幾百年的科學家付出更多的努力
  • 顛覆認知?弦理論如果被證實,研究者有望獲諾獎
    與此同時還有很多高深的理論讓人摸不清頭腦。據了解,目前行業中受物理學家歡迎的一個前沿物理利潤是「弦理論」。弦理論非常「不靠譜」,該理論中有些觀點表示可以顛覆人們的世界觀,如果該理論可以被證實的話,那麼人們就可以初步了解宇宙的本質。
  • 弦理論可能被驗證嗎?我們又該如何看待對弦理論的批評?
    當今在物理學上主要、且唯一有可能成為萬物至理的物理理論是弦理論,這已成為眾多具有前瞻性眼光的物理學家們的公認。但是,反駁的聲音也如影隨形,從沒有停歇過。有反對者曾用諷刺的口吻稱:「要想在頂級大學謀得終身職位,你就必須研究弦理論,如果不這樣,你就會被解僱。」
  • 若愛因斯坦的時空扭曲理論被證實,黑洞理論將被顛覆?
    我們身處的太陽系在宇宙中看來只是一粒塵埃,但是經過我們不斷的發現與研究,我們漸漸地了解了我們所處的銀河系,通過射電望遠鏡的出現我們發現了更加遙遠的星系。但是就我們探尋過程中發現的宇宙奇怪現象,我們之間也無法給出完美的解釋。在這無數未解之謎當中,黑洞可謂是最神奇的一個,一切物質經過它時都會被吸進去,但是它的本身大小並不發生改變。
  • 黑洞理論被顛覆!科學家發現一個奇怪黑洞,直呼這顯然不可能存在
    多年來,科學家們不斷對恆星級黑洞進行研究,根據此前的恆星級黑洞研究理論,如果一顆恆星想要變成黑洞,那麼至少它的質量要是太陽的3倍以上,才有機會。那麼,恆星級黑洞的質量又是太陽的多少倍呢?目前已知的最大恆星級黑洞,是LB-1,它的質量大約是太陽的70倍;而最小的黑洞,質量僅為太陽的3.8倍。
  • 黑洞理論被顛覆!科學家發現一個奇怪黑洞,直呼這顯然不可能存在
    多年來,科學家們不斷對恆星級黑洞進行研究,根據此前的恆星級黑洞研究理論,如果一顆恆星想要變成黑洞,那麼至少它的質量要是太陽的3倍以上,才有機會。那麼,恆星級黑洞的質量又是太陽的多少倍呢?目前已知的最大恆星級黑洞,是LB-1,它的質量大約是太陽的70倍;而最小的黑洞,質量僅為太陽的3.8倍。
  • 中國發現銀河系最大恆星級黑洞!顛覆認知
    這一中科院領銜的最新發現,顛覆了過往對恆星演化模型的認知。要知道,此前,按照天文學家的推演,銀河系中單個恆星黑洞的質量不超過太陽的20倍。這是因為,銀河系中質量非常大的恆星,隨著壽命的臨近,在坍縮成黑洞之前,會因為爆炸和強大的恆星風而失去大部分質量。留下太陽近70倍質量的餘量,完全超出了科學家們的想像。
  • 宇宙密碼之被神化了的弦理論
    正如小提琴上的弦,弦理論中支持一定的振蕩模式,或者共振頻率,其波長準確地配合。弦理論(以及它的升級版超弦理論)認為所有的亞原子粒子都並非是小點,而是類似於橡皮筋的弦。與粒子類型的唯一區別在於弦振動的頻率差異。很多的科學家想當然的認為弦理論是現在最有希望將自然界的基本粒子和四種相互作用力統一起來的理論。其實這種觀點也太過於樂觀了!先弄明白什麼是力?