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科学家提出颠覆性理论:黑洞中可能没有奇点

类别:科技 发布时间:2024-05-20 10:30:00 来源:大可数学人生工作室

现代科学认为,我们的宇宙诞生于138亿年前,当时有一颗奇点发生了爆炸,奇点是一个质量无限大、能量无限大、热量无限大、密度无限大、质量无限大、体积无限小的点,这个点爆炸以后,我们的宇宙快速的向四周膨胀,经过138亿年的时间,宇宙才膨胀成我们现在所看到的样子,宇宙中的天体都是在宇宙大爆炸之后形成的,地球就是宇宙中的一颗行星,不过地球和其它行星最大的区别在于,地球诞生了生命,生命的出现给地球这颗行星增添了很多色彩,尤其是人类出现以后,解开了地球很多的奥秘,人类之所以能够有如此之快的发展速度,主要是因为在人类科技发展的道路上,出现了很多伟大的科学家,比如说哥白尼、伽利略、牛顿、爱因斯坦、霍金等等,这些科学家为人类的发展起到了非常大的作用。

科学家提出颠覆性理论:黑洞中可能没有奇点

而近代人们比较熟知的科学家是霍金,霍金不仅在科学领域的成就很高,而且他的毅力也值得大家学习,1963年,21岁的霍金正在剑桥大学攻读博士学位,研究宇宙学。不料天降厄运,他被诊断出患有绝症——肌肉萎缩性侧索硬化症,俗称渐冻人症。肌肉萎缩性侧索硬化症,也叫运动神经细胞病。这种病会导致四肢、躯干等全身肌肉逐渐无力和萎缩,再渐渐发展为吞咽和讲话困难,然后很快呼吸衰竭而死。所以医生当时就对霍金下了死亡诊断书,说他不能活过两年了。不过霍金并没有就此放弃自己的人生,他靠着求生意念,坐在轮椅上面和病魔抗争了55年,不但在科学上取得了重大的成就,还打破了医生说不能活过两年的预言,一直坚强的活到了76岁。

科学家提出颠覆性理论:黑洞中可能没有奇点

霍金的主要研究领域是宇宙论和黑洞,他证明了广义相对论的奇性定理和黑洞面积定律,提出了黑洞蒸发理论和无边界的霍金宇宙模型,在统一20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦创立的相对论和普朗克创立的量子力学方面迈出了重要的一步,黑洞在很早的时候就被科学家提出来了,在1783年的时候,一位名叫米歇尔的英国业余天文学家给当时著名的科学家卡文迪许写了一封信,信中提到他认为宇宙中会存在一种质量足够大而导致完全黑暗,连光线都无法逃离表面的天体,并将其称为是暗星,这是关于对黑洞最早的推论,爱因斯坦的广义相对论发表于1916年,这个时候距离米歇尔提出“暗星”概念,已经过去了134年。

科学家提出颠覆性理论:黑洞中可能没有奇点

在米歇尔之外,法国著名的科学家拉普拉斯也提出过暗星的概念,他在1799年出版了著作《天体力学》第一版,其中也提到了暗星,而且他还在书中列出了暗星的最大半径计算公式,和后来出现的计算黑洞视界体积大小的史瓦西半径公式是一样的,在1916年的时候德国天文学家卡尔.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,一旦进入这个视界,就算是光都无法逃离,这个定值被称为是史瓦西半径,后来美国物理学家约翰.阿奇博尔德.惠勒将其命名为黑洞。当时爱因斯坦在广义相对论中,已经计算出了黑洞的存在。

科学家提出颠覆性理论:黑洞中可能没有奇点

但是由于当时人类的科技不够发达,所以爱因斯坦本人都不相信黑洞的存在,目前人类对黑洞的理解是引力非常巨大,能够吞噬任何物质,一旦有物质进入黑洞的视界范围,就会被黑洞所吞噬,有很多科学家认为,黑洞的中心可能是一个奇点,奇点虽然叫点,但也是能够以面的形式存在,作为一个宇宙学概念,奇点被认为是一个密度无限大的物质,作为宇宙诞生的溯源,爆炸前的宇宙被极限压缩在奇点内部,由此便能够感受到它的密度有多大,关于黑洞的奇点论,科学家认为奇点就是黑洞的中心点,在那个位置的时空曲率接近于无限大,所以连光都没有办法摆脱黑洞的控制。著名的物理学家霍金认为,黑洞的边界,也被称为事件视界,并不是真正吞噬一切的结果。

科学家提出颠覆性理论:黑洞中可能没有奇点

他通过对黑洞辐射的研究得出了一个令人意想不到的结论——黑洞也会发出粒子,这种由黑洞辐射出来的粒子被称为是霍金辐射,它的存在颠覆了人类以往对黑洞的认识,在这个过程中,黑洞似乎也会释放能量和信息,在1973年的时候,霍金通过计算发现,黑洞在形成过程中质量会不断的减少,这个时候黑洞还会不断的以能量的形式向外界发射辐射,这个理论认为,黑洞辐射中并不包括黑洞内部的任何信息,一旦这个黑洞浓缩并蒸发之后,其中所有的信息都会消失,这就是黑洞悖论,在霍金辐射的影响下,包括光子、中微子、以及一定程度上不同种类的粒子发出微弱的光芒。在黑洞的视界边缘,虚粒子不断被创造出来无处不在。粒子一般以成对的形式出现(粒子-反粒子对),并且很快碰撞相消。

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但是在黑洞的视界边缘,虚粒子相消之前有可能一个会坠入黑洞,另一个逃离从而产生霍金辐射。霍金认为,当虚拟粒子出现在黑洞视界边缘时,可能会出现4种情况,1、虚粒子对正常湮灭,2、两个虚粒子同时被黑洞吞噬,3、负虚粒子被黑洞吞噬,正虚粒子逃离,4、正虚粒子被黑洞吞噬,负虚粒子逃离。根据霍金计算得出,在这4种情况下,第三种情况出现的概率是最大的,而负虚粒子携带了负能量,因此在黑洞吞噬负虚粒子之后,它的能量就减少了。不过在2023年一篇来自新西兰物理学家Roy Kerr的最新论文——《黑洞真的有奇点吗?》,打破了黑洞内部奇点的理论。

科学家提出颠覆性理论:黑洞中可能没有奇点

Roy Kerr认为,上世纪六十年代,霍金和其它科学家提出了黑洞中有奇点的理论,但是这个结论所用到的模型试验和物质特性等内容均是霍金和其它科学家假设出来的。简单来说实际情况可能并不一定和霍金他们的假设一致,Roy Kerr的黑洞中没有奇点的假设提出来之后,很快就引起了科学界的轰动,毕竟这个假设直接挑战了爱因斯坦、霍金等著名物理学家,Roy Kerr认为,物质进入黑洞之后,很有可能在极端条件的影响下,由原先连续不断的性质转变为跳跃的情况,所以必须考虑实际情况,Roy Kerr还提出,霍金他们对于不同性质的黑洞考虑并不全面,因为当时科学家并没有发现旋转黑洞的存在,而这个旋转黑洞也正是Roy Kerr发现的。

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如果按照旋转黑洞的运作模式,视界也从原本的单一视界变成了内外两个视界,而在两个视界中间的位置有一个名为事件壳的区域,进入到这个区域的光线,是以一个切角的角度进入到黑洞中,而这样的光线并没有一直朝着黑洞的奇点走去,或者这类光线并没有终点,所以就不存在终点的位置是所谓奇点的结论了,其实人类对黑洞的幻想并不只是奇点和霍金辐射的问题,曾经有很多科学家认为,黑洞可能是连接不同时空的入口,单从黑洞的性质来看,黑洞能够不断的吞噬物质,这些被吞噬的物质可能去了另一个空间,在黑洞的另一边还存在着一个神秘的天体白洞,白洞的性质就是不断的喷发物质,黑洞吞噬的物质会由白洞喷发出来,黑洞和白洞连接在一起就形成了虫洞。

科学家提出颠覆性理论:黑洞中可能没有奇点

虫洞在爱因斯坦的广义相对论中就预测过,简单来说它就是一条隧道,能够将两个遥远地方或者不同时刻连接在一起,在虫洞的另一端我们能够进入,穿越通道,然后从另一端出来,这样的虫洞被称为是时空之门,因为它提供了跨越时空的潜在途径,如果虫洞存在并且稳定,它们可能为超光速旅行提供可能性。通过进入虫洞的一端,穿越通道,然后从另一端出来,我们可以在短时间内到达远离我们的地方。虫洞还可能为时间旅行提供可能性。通过连接不同的时空,我们可以通过虫洞回到过去或者探索未来。然而,时间旅行的潜在困难和悖论使得这个领域充满了挑战和争议。虽然很多人对虫洞都非常向往,但是目前对于虫洞的研究依然是理论和计算模型。

科学家提出颠覆性理论:黑洞中可能没有奇点

虽然Roy Kerr强有力的证明了霍金以及其它科学家关于黑洞中的奇点可能是不正确的,但是这也并不能够否定霍金的结论就是错误的,毕竟奇点在整个宇宙学界来说,一直都是一个虚幻的结论,一直以来,科学家更加愿意相信黑洞中存在奇点,因为按照奇点的解释,物质能够被压缩到无限小的情况,而黑洞在拥有无限引力的情况下,并没有迹象坍缩,所以内部存在奇点的解释就能够说通了,随着Roy Kerr理论热度越来越高,甚至有科学家基于黑洞中没有能够将物质压缩到无限小的这一结论,提出了黑洞最终会产生爆炸的推测,更有部分科学家认为,黑洞可能并没有想象中的那么复杂,里面或许空空如也,被吸进去的物质或许有一种独特的方式进行自我消解,人类只需要研究这一点就可以了。由此可见一些新的学科或许将会就此诞生。

科学家提出颠覆性理论:黑洞中可能没有奇点

而这并不会影响霍金对人类做出的贡献,霍金被称为是爱因斯坦之后伟大的物理学家之一,他给人类的贡献不仅仅只有对黑洞的研究,他在1981年提出了自洽又自足的宇宙“无边界”理论,在研究奇点问题时,由于广义相对论此时会失效,霍金引入了量子论。在提出奇性理论后,他又根据量子论中微观粒子具有类似波的性质这一点,将宇宙整体坍缩用波函数表示出来。这时候,霍金提出,宇宙的边界条件就是宇宙没有边界。他认为,认为,宇宙之初流逝的并不是普通的时间,而是虚数时间,也就是说,宇宙始于时间与空间没有任何区别的状态。只有当普通的时间,也就是实时间在某一时刻开始流逝之后,宇宙才开始了急剧膨胀。2012年,剑桥大学理论物理学家陈中源通过一个方程严格证明了霍金的无边界猜想。

科学家提出颠覆性理论:黑洞中可能没有奇点

虽然现在霍金已经离开了我们,但是霍金做出的物理贡献一直都在促使人类科技的发展,而且霍金还预言了未来或许发生的事情,对于人类科学的发展来说起到了非常重要的作用,其实即使是霍金的理论在未来某一天被推翻了,这也依然不会改变他的科学界的地位和贡献,毕竟科学就是不断推翻前人的理论,来建立起新的理论,在人类科技发展的道路上,人类在短短几千年的时间内走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度是非常快的,而且人类的认知也是不断改变的,古时候人类一直都认为我们的地球就是唯一的世界,认为地球是宇宙的中心,太阳和月亮都在围绕地球转动,而现在我们知道地球并不是唯一的世界,地球其实就是太阳系中的一颗行星,它在围绕太阳转动,而太阳在围绕银河系中心转动,银河系围绕更大的星系运动。

科学家提出颠覆性理论:黑洞中可能没有奇点

宇宙浩瀚而神秘,目前人类的认知根本不可能解开宇宙的奥秘,毕竟人类现在连太阳系都没有办法飞出去,小编认为,宇宙中一定隐藏着很多我们不知道的奥秘,人类目前所认识的宇宙只是冰山一角,不过人类作为地球上最有智慧的生命,人类的科技在不断的进步和发展,只要人类能够坚持不懈的努力下去,未来随着人类科技的进步,或许人类真的能够解开宇宙中的奥秘,小编希望人类能够早日实现自己的梦想,对此,大家有什么想说的吗?

来自:星空承载梦想

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