|簡體中文

比思論壇

 找回密碼
 按這成為會員
搜索



查看: 1027|回復: 3
打印 上一主題 下一主題

黑洞真的可以穿越时空吗

[複製鏈接]

2

主題

1

好友

108

積分

小學生

Rank: 2

  • TA的每日心情
    慵懶
    2021-12-17 20:31
  • 簽到天數: 17 天

    [LV.4]偶爾看看III

    推廣值
    0
    貢獻值
    6
    金錢
    374
    威望
    108
    主題
    2
    跳轉到指定樓層
    樓主
    發表於 2021-12-2 13:15:14 |只看該作者 |倒序瀏覽
      1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦场方程的一个真空解,这个解表明,如果一个静态球对称星体实际半径小于一个定值,其周围会产生奇异的现象,即存在一个界面——“视界”,一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。这个定值称作史瓦西半径,这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”。
                                                         黑洞无法直接观测,但可以借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因黑洞引力带来的加速度导致的摩擦而放出x射线和γ射线的“边缘讯息”,可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹来得出,还可以取得其位置以及质量。
                                                          


      对于黑洞,在科学上是根据广义相对论提出来的,是根据广义相对论引力场方程的史瓦西解得到的一条史瓦西半径公式计算出的。当一个不带自转的球对称天体发生引力坍缩到小于史瓦西半径,它的时空曲率就会导致光速也无法逃逸,从而形成一个称为事件视界的临界面,由于这个临界面以内即使光速也无法逃逸,而广义相对论又规定了光速为物质运动的极限速度,因此就不会有任何物质和信息能够从事件视界里出来。


    本来史瓦西半径公式只是给出了黑洞的半径范围,至于在这个半径范围里黑洞究竟是实心还是空心公式本身并没有规定。但是当科学家同时考虑自然界所有的作用力以后发现,当天体坍缩到史瓦西半径内时,就不可能有任何的作用力能抗衡引力继续坍缩,因此它不可能保持一个实体表面,而是在无限坍缩下形成一个密度无限大的能量点,在这个能量点上能量密度和时空曲率都趋向无穷大,一般来说无穷大是没有物理意义的,但是它在广义相对论下却必然出现,因此科学家称这个能量点为奇点。

                                                       

    这样,一件很奇葩的事情就发生了:广义相对论预言了奇点的存在并同时预言了自身在奇点失效!


    在此我们不讨论奇点是怎么被理论证明的,我们就指出它的奇异性——时空无限弯曲的几何点。而这个时空无限弯曲的几何点上甚至它的周围,由于时空的极度弯曲,理论上都不存在任何的已知物质形式,所以奇点不会是一个物质点,它只是一个能量点,它的能量就存储在极度弯曲的时空里,除了极度弯曲的时空,就什么都没有了。


    由于所有落入黑洞的物质能量最终都会落向奇点,因此黑洞最终都只剩下一个极度弯曲的时空,一个除了极度弯曲的时空就什么都没有的区域,不是一个洞是什么?


    如果黑洞是个洞,那么它能不能穿越呢?目前认为有可能可以。


    在上世纪30年代,爱因斯坦在研究史瓦西解时发现,黑洞内由于时空的极度弯曲,中心奇点可能会与远方另一时空的奇点连通,这个连通的通道被称为爱因斯坦罗森桥,因为他是爱因斯坦与当时的助手罗森共同研究发表的。后来物理学家惠勒给它取了一个形象的名字——虫洞。(黑洞这个名字也是惠勒取的)


    在广义相对论里,虫洞的另一头必然有个奇点,这个奇点可以是黑洞的奇点,也可以是白洞的奇点,这在广义相对论里都是允许的。不过理论归理论,对于现实世界,白洞似乎并没有存在的基础,这有两方面的原因:


    一是它直喷不吸的特性决定它不能独立形成,必须有个质量能量来源,比如黑洞,然而这样黑洞就长不大了,因为它一边吃白洞一边吐……


    二是从白洞奇点辐射出来的能量必须逆时传播,也就是它必须在时间上倒着走的。因为根据广义相对论,黑洞视界内时空互换,从视界到奇点不是沿空间方向的,而是沿着时间方向的,因此从视界落向奇点的物质不是沿空间方向落向奇点,而是沿时间方向落向奇点,奇点是时间的终点。故此,当白洞的物质能量从奇点向时间运动的过程就是逆时运动了。


    以上两点在我们的宇宙里都找不到任何相关证据。我们发现了大量大质量黑洞,表明黑洞一直长大,而我们没有发现过能逆时运动的实例。

                                                                

      不过毕竟我们也没有任何证据表明不会有个别黑洞会在宇宙另一头产生白洞并把奇点的质量喷掉;也没有任何证据表面视界内的不正常时空不能产生逆时运动。那么我们是否就有可能通过虫洞穿越?很遗憾——不能!因为穿越虫洞必须经过奇点,而奇点会摧毁一切物质结构。

    此路不通。而这是静态球对称黑洞的史瓦西解的结果,但广义相对论里还有另一个解——自旋黑洞的克尔解。


    克尔解得到的是一个拥有自旋的黑洞,这黑洞的结构比史瓦西黑洞复杂得多,但文章已经太长了,我不想在这里介绍克尔黑洞的结构,我要说的是它的中心奇环。由于存在高速自旋,克尔黑洞的中心奇点无法保持点状,而是在高速自旋下成为环状,根据理论,这个环内的时空存在一个神奇的玩意——闭合类时线。什么叫闭合类时线?你可以理解为时间成为一个闭合的环,你沿一个方向前进可以回到起点,事实上你可以回到任何时间……这不就穿越了吗???理论上你真的能穿越,当你从一个极端克尔黑洞的自旋轴两极进入黑洞,然后垂直落入奇环,你就有可能穿越时间从另一个时间出来……而极端克尔黑洞奇环中央的时空曲率并不大,不会像史瓦西黑洞一样把你摧毁,所以……你穿越了……

    有时候科学比科幻还科幻……

                                                      

    理论问题解决了还需要建造一艘足够坚固的星际飞船就行了
                                                       





    本帖子中包含更多資源

    您需要 登錄 才可以下載或查看,沒有帳號?按這成為會員

    0

    主題

    0

    好友

    5302

    積分

    教授

    Rank: 8Rank: 8

  • TA的每日心情
    難過
    2024-10-21 22:52
  • 簽到天數: 2300 天

    [LV.Master]伴壇終老

    推廣值
    0
    貢獻值
    0
    金錢
    16895
    威望
    5302
    主題
    0
    沙發
    發表於 2021-12-2 16:33:48 |只看該作者
    德国天文学
    回復

    使用道具 舉報

    59

    主題

    1

    好友

    1664

    積分

    大學生

    Rank: 6Rank: 6

  • TA的每日心情
    奮斗
    2024-10-16 08:53
  • 簽到天數: 589 天

    [LV.9]以壇為家II

    推廣值
    0
    貢獻值
    60
    金錢
    6583
    威望
    1664
    主題
    59

    回文勇士 文明人 中學生 男生勳章 簽到勳章 簽到達人 高中生 文章勇士 大學生

    板凳
    發表於 2021-12-4 08:59:14 |只看該作者
    科学和科幻一字之差
    請大家多給發帖者支持,有您們回應支持,才有動力去發貼!
    回復

    使用道具 舉報

    889

    主題

    0

    好友

    5427

    積分

    教授

    Rank: 8Rank: 8

  • TA的每日心情
    擦汗
    2024-7-13 14:59
  • 簽到天數: 532 天

    [LV.9]以壇為家II

    推廣值
    0
    貢獻值
    24
    金錢
    12354
    威望
    5427
    主題
    889

    簽到勳章

    地板
    發表於 2021-12-10 20:36:31 |只看該作者
    請善用帖子右下角舉報鍵,來檢舉有害網站/垃圾/宣傳帖,每個舉報會有金錢增加。
    时光倒流?
    不要把自己的東西藏起來,論壇需要你的分享才能成長!!
    回復

    使用道具 舉報

    您需要登錄後才可以回帖 登錄 | 按這成為會員

    重要聲明:本論壇是以即時上載留言的方式運作,比思論壇對所有留言的真實性、完整性及立場等,不負任何法律責任。而一切留言之言論只代表留言者個人意見,並非本網站之立場,讀者及用戶不應信賴內容,並應自行判斷內容之真實性。於有關情形下,讀者及用戶應尋求專業意見(如涉及醫療、法律或投資等問題)。 由於本論壇受到「即時上載留言」運作方式所規限,故不能完全監察所有留言,若讀者及用戶發現有留言出現問題,請聯絡我們比思論壇有權刪除任何留言及拒絕任何人士上載留言 (刪除前或不會作事先警告及通知 ),同時亦有不刪除留言的權利,如有任何爭議,管理員擁有最終的詮釋權。用戶切勿撰寫粗言穢語、誹謗、渲染色情暴力或人身攻擊的言論,敬請自律。本網站保留一切法律權利。

    手機版| 廣告聯繫

    GMT+8, 2024-11-18 16:06 , Processed in 0.019603 second(s), 26 queries , Gzip On.

    Powered by Discuz! X2.5

    © 2001-2012 Comsenz Inc.

    回頂部