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  • 5个关于黑洞的脑洞问题

    1.黑洞会通向其他宇宙吗?

    利用黑洞从一处穿梭至另一处是个有趣的问题。人们有时候会谈及虫洞。虫洞,或称穿越时空的“捷径”,以其作为爱因斯坦广义相对论方程的解的身份首次进入公众视野。

    不幸的是,正是因为这一属性,如果你试图穿越它们中的一个,其将立即坍塌并压碎你(即如果你身处其中将妨碍虫洞发挥作用)。

    5个关于黑洞的脑洞问题

    19世纪80年代中期,人们对穿越虫洞的兴趣被卡尔 萨根的小说《接触》重新点燃(你也许已经看过电影?)。在小说中,他需要一个能够安全穿越的虫洞。卡尔是一名非常有名的科学家,他不愿仅反复使用无意义的科技术语,于是他找来朋友Kip Thorne教授, 加尼福尼亚理工学院的一位广义相对论专家。Thorne和他的同事们自此找到一些方程的解答方法,因此使得虫洞可以被安全穿越。唯一的问题是他们不得不编造一个总能量为负的所谓“外星”物质。这个并不像听起来那么不可能,但也不是完全可能的。

    5个关于黑洞的脑洞问题

    另外,关于虫洞及超光速旅行的另一个棘手的事情是任何时候,当你以超光速旅行时,你会逆时光飞行(这是爱因斯坦相对论的一个结果)。因此,如果你有一个虫洞,你可以进行时光旅行。这将导致诸多恼人的悖论,其中最常见的是祖父悖论。在这一悖论中,我们假设我是一个非常优秀的科学家但是同时也是一个品行很差的人。我发明了一台时光机,我使用它回到过去,在我祖父遇到祖母之前杀死他。既然他已经死了,他就不能生下我妈妈,我妈妈就不能生我。这样一来,我就不可能发明时光机并杀死我祖父。因此我祖父就可以预见我祖母并且生下我爸爸。从而,我就可以制造时光机并杀死他。。。。看到了吧!像这样的悖论说服了一些人,让他们相信不可能时光旅行,因而也就不可能超光速旅行。但这个观点并没有看起来那么清晰。

    5个关于黑洞的脑洞问题

    2. 坠入黑洞中的东西会发生什么?它们会在某个其他地方随机出现还是其他什么?或者物体无法在黑洞中生存?

    有观点认为,掉进黑洞的物质会被挤压进黑洞中心一个叫“奇点”的微小点中。这是唯一有物质的地方。因此如果你掉进黑洞,你不会像撞击普通恒星一样击中其表面。一旦在那里就在那里了。据我们所知,落入黑洞的物质无法存活。人们有时候谈及“虫洞”像一个进入其他宇宙的门户,不过如今看起来貌似并不存在。

    5个关于黑洞的脑洞问题

    3. 如果任何物质甚至是光,都无法逃离黑洞,如果重力也许是电磁辐射(G.U.T)的一种形式,那么重力是如何逃离黑洞并将物体拽入其中呢?

    在爱因斯坦设想中,时间和空间是一个实体 – 时空的组成部分。质量的存在扭曲了时空。通常地,这种扭曲很微小。但是,一个类似黑洞这样极其密集的物体或者一个中子星周边的扭曲非常巨大,会发生许多有趣的现象。一个很好的类比:想想在橡胶板上的一个很重的球。球使得橡胶板发生变形,因此如果某个轻的东西沿着自身轨道行进时会发生偏离。最终结论:轻的物体轨迹发生弯曲,这是重力作用的常见现象。因此,关键点是重力作用不是从黑洞内部放射出去,而是来自黑洞外总体时空扭曲。

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    假设人们最终将重力与其他力统一起来,微粒(引力子)如何携带重力的观点怎么解释呢?你说的没错,这些微粒不可能来自黑洞内部。如今,人们正在研究一些观点,认为黑洞事件视界之外是一层“膜”,含有微粒且传递重力。这一理论在原则上可以解决刚才所提及的悖论。抱歉,我对此并不十分清楚。这个基本上是当今无法解决的问题。总体而言,你是对的,重力不能从黑洞内部被传递。

    4. 我在想,我确信你之前也被问过,我听说在宇宙中心或许有一个黑洞,就是大爆炸的起源。你曾经听说过吗?总之,如果是这样,宇宙不是应该被拉向黑洞而不是对外扩张吗?

    当你提及宇宙中心时必须十分小心,因为按照我们现有理解,宇宙没有中心。宇宙各个组成部分都是等效的。当然,宇宙有起源(大爆炸)。大爆炸时,宇宙温度极高且密集,以至于被称为“奇点”(无限密集)。这个术语也被用来形容黑洞的中心,你也许在哪儿听过这个关联。当我们思考宇宙膨胀时,类比也许可以帮助理解。想象在一个气球上画点,再把气球吹爆。每个点都偏离其他的点,在对外扩张过程中,没有哪个点比其他任何点更接近中心。气球当然有个中心。在我们的类比中,中心代表着“时间”;宇宙的开始,而不是位置。因此,随着时间推移,所以空间都发生扩展。一个很诡异的论点,但就是存在于此。

    5个关于黑洞的脑洞问题

    你是对的,宇宙引力作用于宇宙扩张。然而,尽管这一引力试图减缓宇宙扩张,而扩张的速度足够快以至于膨胀将无限进行下去;这个尚属未知。有一个类比,当你向上扔球时,重力将球往下拉,对一个真球而言最终会被拉回来。但是如果你有一个超强的手臂,理论上你可以把球扔出地球。类似地,我们不知道宇宙引力是否会导致宇宙再次坍塌或使其无限膨胀扩张下去。

    5个关于黑洞的脑洞问题

    5. 如果我们有长度或许为10光年的绳子,被黑洞完全吸收需要多久?

    这取决于黑洞的质量。如果黑洞拥有我们太阳的质量,那将需要很长时间,大约一亿年。对于一个真正大的黑洞,其质量是太阳质量的一亿倍(据认为存在于某些星系的中心),大约需要一万年时间。要记住的是,在如此遥远的距离上,黑洞的引力就像具有该质量的任何其他物体的引力一样(例如,如果太阳被其引力神奇地变成了黑洞,地球将一如既往地围着它旋转。我们只会因为没有太阳照射而感觉冷!)。您读到的关于黑洞的怪异效果仅在非常近的地方发生。

    参考资料

    1.Wikipedia百科全书

    2.天文学名词

    3. astro-迷糊猫

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