弦論學家:黑洞並不存在,取而代之的是弦球

2020-12-04 萬象經驗

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。

這還不是黑洞的唯一問題。在1976年的時候,霍金髮現由於量子力學的怪異,黑洞會發出輻射並慢慢蒸發。但這導致了一個問題,落入黑洞的信息被鎖在內部,但霍金輻射又不能發出信息,當黑洞消失時,這些信息哪裡去了?

幾十年來,物理學家一直在尋找一種理論,可以用來解釋信息悖論,同時可以替代黑洞中心的奇點。在這些理論學家當中,弦理論學家認為黑洞並不存在,取而代之的是弦球。

弦理論是關於宇宙的模型,它使用振動的弦來代替標準模型中所有的粒子和基本力。在該理論中,弦是宇宙物質的基本組成部分。但是,為了讓這些弦在數學中起作用,它必須擁有額外的維度。

我們在現實生活中只能看到三維空間加上一維時間,那麼這些額外的維度在哪裡呢?弦論學家表示,這些額外的維度都蜷縮在一個微小的尺度內,這樣我們就都看不見它們。目前人類的科技水平也無法探測到如此微小的尺寸。

弦理論聲稱能解釋宇宙萬物:標準模型中的所有粒子和宇宙中的四種基本力。那麼,它應該也能解決一些目前的理論無法解釋的問題。如果用弦理論來解釋黑洞,那麼可能問題就會迎刃而解。

在弦論中,黑洞既不黑也不是洞,而是一個由弦組成的弦球。為了了解什麼是弦球,我們先從中子星下手。當一個物質沒有足夠引力壓縮成黑洞時,它就會成為中子星。中子是中子星的基本組成成分,如果按照弦論來理解,中子星就是一堆組成中子的弦形成的一個球體。

黑洞也是類似的原理,它也是由一堆弦組成的一個弦球。但是,目前它在物理和數學上還是很模糊的,因為物理學家還無法確切地知道是哪些類型的弦。不過,即使是弦論學家,他們也同意引力波是探索黑洞細節的最好工具。引力波是廣義相對論的預言之一,當兩個黑洞相互碰撞時,它們產生的引力波會被地球上的探測器探測到。

如果我們能夠找到弦論的證據,那麼我們就能更深入的理解黑洞。它將揭示自然的一些最深層次的基礎。

相關焦點

  • 弦理論能解釋黑洞奇點處的物理現象嗎?
    事實上,弦理論的一個主要名聲是他們對黑洞的更合理的處理。主要是通過消除奇點。這裡最大的建議是,事件視界內的整個區域都充滿了他們所稱的「模糊球」——退化(塌陷)物質的最終狀態,它不能再塌陷下去。沒有奇點。
  • 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
    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?
  • 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。
  • 弦理論和M-弦理論
    在新定律被逐漸發現時,導致了科學決定論的思想:必定存在一整套定律完備集合,只要給定宇宙在某一特殊時刻的狀態,它們就指明宇宙從那個時刻往前往後將如何發展,這種定律必定在任何時刻任何地點都成立。    為此,科學家提出了弦理論,不久經過兩次變革,衍生出了如今的M-理論。    為什麼會誕生弦理論?
  • 為什麼弦理論認為存在平行宇宙?
    從理論上來說,這似乎講不通,如此浩瀚的宇宙,怎麼會只有人類存在呢?但試想另一種可能性,如果有非常多的宇宙同時存在,而人類隻身在其中一個宇宙,是不是就可以解釋我們的孤獨?這可能是「弦理論」試圖告訴我們的。
  • 為什麼弦理論認為存在平行宇宙?
    從理論上來說,這似乎講不通,如此浩瀚的宇宙,怎麼會只有人類存在呢?但試想另一種可能性,如果有非常多的宇宙同時存在,而人類隻身在其中一個宇宙,是不是就可以解釋我們的孤獨?這可能是「弦理論」試圖告訴我們的。事實上,原子由質子、中子和電子組成,它們很小,以至於1億個氫原子排列在一起才等於你指甲的寬度。
  • 弦理論
    不久後李奧納特·薩斯坎德發現,這函數可理解為一小段類似橡皮筋那樣可扭曲抖動的有彈性的「線段」,這在日後則發展成「弦理論」。目前弦論學家普遍認為強子散射振幅公式是弦論的開端,此一公式即來自於Γ函數與B函數,描述兩個強子一開始是兩條弦,然後融合成一條,再分裂出兩條。在這些弦掃過的區域稱為世界面,可以用量子力學算這整個過程的概率振幅。
  • 神奇的弦理論,居然能把黑洞算得明明白白的!
    那麼黑洞的溫度就可以解釋為某種更加基礎的物體的運動了,相當於是黑洞的「分子」,那這個黑洞的「分子」究竟是什麼呢?弦理論認為,它就是黑洞視界面所在的膜上的開弦。 霍金輻射 於是黑洞的溫度就可以解釋為開弦的震動,注意這裡只用開弦進行解釋的最大特點是,它不用包含引力
  • 宇宙的真相是弦理論嗎?
    弦理論代表了理論物理學家的一個主要夢想 - 描述一個數學圖景中的所有力量和物質。但是,經過無數的論文,會議和乾擦標記,許多曾經希望的令人驚嘆的突破似乎比以往任何時候都更加遙遠。 然而,即使沒有浮華進展的跡象,由此產生的洞察力也給物理學和數學留下了深刻的印記。無論喜歡與否(有些物理學家肯定不喜歡),弦理論仍然存在。
  • 最可能成為「統一物理學」的弦理論,其中弦的基本原理是什麼?
    儘管目前弦理論被稱為可能上的「大一統」理論,但它現在的地位還是很低。不過也沒有什麼關係,就像文章開頭的那一句話,至少弦理論學家信心滿滿,這就足夠了。弦理論之前廣義相對論和量子力學之間的水火不容。廣義相對論是用於廣袤的宏觀宇宙層次的理論,如解釋恆星、行星甚至黑洞等各類天體。量子力學解釋的都是我們看不到的微觀世界,如分子和原子。這兩種理論一直都不互通,從沒有聽說過可以用廣義相對論解釋一顆原子,或是運用量子力學分析了一顆星球。就這樣,物理學界一直都沒有一個可以直接解釋萬物的理論,也可以說我們還沒有發現這種理論。
  • 靈魂是真的存在嗎?運用弦理論,或可解決死亡的奧秘!
    很多人都相信靈魂的存在,死亡並不是最終的去處,而靈魂則是一種能量的形式,存在於另一個世界。其實這是一種很飄渺的說法,就是因為這種虛無的存在,你沒辦法去判斷它是對還是錯?可是人們對於死亡的興趣卻從來沒有減弱,因為絕大部分人都不是主動願意離開這個世界。
  • 弦理論,想看看「弦」長什麼樣子嗎?那來一臺「環銀河顯微鏡」吧
    看過一些弦理論科普的小夥伴,應該都知道,弦理論認為所有的基本粒子都是由一維的「弦」組成的,而這根弦的不同震動方式,使它們具有了不同的性質,從而決定了它們成為了不同的粒子。所以可以認為,微觀粒子是有弦的振動產生的,然後整個世界又是由微觀粒子構成的,而弦的振動可以看作是一種能量到實體物質的轉化,或者說實體物質只是弦的振動的一種表現形式,萬物的本質只是震動的能量而已。
  • String Theory 弦理論
    弦理論,是理論物理的一個分支學科,弦論的一個基本觀點是,自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和夸克之類的點狀粒子,而是很小很小的線狀的「弦」(包括有端點的「開弦」和圈狀的「閉弦」或閉合弦)。弦的不同振動和運動就產生出各種不同的基本粒子,能量與物質是可以轉化的,故弦理論並非證明物質不存在。弦論中的弦尺度非常小,操控它們性質的基本原理預言,存在著幾種尺度較大的薄膜狀物體,後者被簡稱為「膜」。
  • 跳出弦理論的陷阱,曾經的弦理論家揭露弦理論圈內真相
    曾經有一個權威統計,說過去的20多年裡,只要是做量子引力理論的助理教授們,如果不以弦理論或高維理論為基礎,沒有一個能被美國相關大學錄用,弦理論的風靡程度由此可見一斑。細心的讀者可能會從文章的標題上猜測作者可能是一個「反弦論者」,在這裡筆者也不諱言,自己曾經是弦理論的擁躉,但現在不是!
  • 弦理論的簡化解釋和簡要歷史
    不管喜歡與否(某些物理學家當然不喜歡),弦理論依然存在。弦理論作為所謂的「萬有理論」的候選者,弦理論旨在解決各種理論難題,最基本的是重力如何作用於電子和光子等微小物體。只有琴弦可以乾脆地碰撞和反彈,但並不意味著物理上不可能的無限。弦理論通過僅用一個元素替換所有物質和受力粒子,從而在宇宙的標準描述上翻開了一頁:微小的振動弦以複雜的方式扭曲和旋轉,從我們的角度來看,它們看起來像粒子。敲打特定音符的特定長度的弦會獲得光子的屬性,而以不同頻率摺疊並振動的另一根弦會起到夸克的作用,以此類推。
  • 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。
  • 弦理論簡說
    如果我們很努力地去觀察,能觀察到模糊的一團,但不是粒子本身,我們僅僅知道它們存在在那裡,但要是只能到這個地步的話,我們怎麼對它們進行科學研究呢?和前人一樣,我們創立了一套新的理論,一種數學化的虛構,點粒子理論。
  • 十個問題帶你認識弦理論
    三位獲得者分別是Joseph Polchinski,Andrew Strominger 和 Cumrun Vafa,以表彰他們在弦理論及其對黑洞、宇宙的意義方面取得重大突破。雖然弦理論還未獲得實驗驗證,但突破基金會的創始人Yuri Milner表示:「物理學獎是對智力成果的一個肯定,有時候這可能是提出一個很有創見性的問題,並不是只頒發給給出答案的人。這是和諾貝爾獎的一個重要區別。」
  • 弦理論簡說
    如果我們很努力地去觀察,能觀察到模糊的一團,但不是粒子本身,我們僅僅知道它們存在在那裡,但要是只能到這個地步的話,我們怎麼對它們進行科學研究呢?和前人一樣,我們創立了一套新的理論,一種數學化的虛構,點粒子理論。
  • 弦理論解釋—什麼是現實的真正本質?
    我們其實並不知道。如果我們儘可能去觀測它,我們可以看到一團模糊的物體,但這不是粒子本身,我們只知道它們存在。這種情況下,我們要怎麼對它們做科學研究呢?就像前人一樣,我們提出了新的數學模型—點粒子模型。所以,就算粒子並不真的是個點,這樣的假設讓我們可以相當精確地去描繪宇宙。這樣的想法不僅讓科學進步,它也帶給我們許多每天都在用的科技成就,但是有一個重大的問題,即重力。在量子力學裡,所有的力都由特定的粒子產生。但根據愛因斯坦的廣義相對論,重力並不像宇宙中其它作用力一樣。如果宇宙是場戲劇,粒子就是演員,而重力則是舞臺。