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。
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