深层分析:黑洞不是事物的终点,某种意义上更是事物的起点!

发布者:静虚散人 2023-6-6 04:22

在1970年代早期,黑洞是死亡的代名词,我们所知关于宇宙的一切到了那里都得结束。但是对史蒂芬霍金这个当时年轻的物理学研究员来说,黑洞却是令人兴奋的挑战。1970年代中期,史蒂芬霍金计划去做一件其他物理学家都从未达成的事,在那之前的50年,物理学家一直无法整理好爱因斯坦的重力理论,他们无法让这理论跟截然不同的原子理论融合起来,也就是量子力学。但霍金瞥见的是这两种理论终有相遇的一点,而这一点正是黑洞的边缘。

如果有一个黑洞,把量子力学的理论也套用在黑洞会怎么样呢?爱因斯坦的理论说黑洞是个完整无缺的光滑球体,但霍金将黑洞应用于大片粒子和原子中,这两种理论就会互相排斥,但霍金必须让它们和解。

把爱因斯坦的理论和量子力学结合是其中一个现代物理学不断追求的成果。霍金在1970年代初期的是他并没有尝试完全地解决这个问题,而是将量子力学与广义相对论放在一起,用的是很有限的方式。更了不起的是,由于无法写下长长的方程式和算式,霍金必须在脑海中想象整个过程。

跟宇宙和黑洞一样,霍金必须想象一个我们不熟悉的世界,那就是奇妙的原子世界。原子有点像我们的太阳系,中间是原子核,周围是电子。以前我们学习物理课时,知道电子围绕着原子核旋转,但他们之间的距离并不是我们在书本上见到的那样近。事实上,如果原子核的大小有弹珠那么大,而电子的宽度有头发那么宽,那么两者之间的距离能达到3公里远!

深入了解黑洞:黑洞并不是事物的终点,某种意义上是事物的起点!

从原子的层面来讲,粒子几乎是不存在的,它们不像实体的团块,而是微小和虚无的力场,而且跟力场一样会发光,它们更像是波。水,声音和光的特性都像波,原子的部分特性也像波,这就是说它们能扩散,可以同时出现在不止一处的地方。

举个例子,我们在电子游戏厅都玩过射枪游戏,按常理说,当我们用枪射出球时,一个球击中一个目标。但如果想用一个球击中许多目标,这是不现实的,违反常理的。但在量子世界中,常理是不管用的,常理在量子世界中无法立足。

霍金知道原子不像打台球,它们没那么有规律。那么霍金如何将爱因斯坦所说,沿曲线稳定运行的恒星和行星与极不规律的原子相结合呢?在极微小的层面上,宇宙就像是一种在胡乱跳舞的波,粒子是随机出现及消失的,这那个层面上,没什么是确定的,甚至没东西存在。原子甚至有点像人类,我们无法百分百准确预测它们的去向,我们能大致上预计它们的表现,但不可能绝对准确,而且我们不能完全确定原子是不是真的存在。

霍金知道有时原子会出现在按理来说绝不应该出现的地方,事实上,这种事在太空中经常出出现。太空这个无垠的空间绝不可能毫无能量存在,以原子的层面来说,总有极微量的活动在进行着。于是霍金就问,当黑洞这个完整无缺的光滑球体碰上太空的微小能量场时会怎么样?

深入了解黑洞:黑洞并不是事物的终点,某种意义上是事物的起点!

在虚空里,这种能量的形式是一次次原子粒子,它们凭空出现,存在不到十一分之一秒,然后就互相消失。这个概念就是一对粒子凭空出现,然后短暂地存在之后又消失不见。这种现象在太空中普遍存在。而这对粒子就像是阴和阳,它们彼此对立但又缺一不可,但很奇怪的是,其中一个有负质量。于是霍金就发问,如果那个有负质量的粒子撞上黑洞会发生什么?

霍金知道那个有正质量的粒子拥有足够的能量可以脱离黑洞,但有负质量的粒子则会掉进去,而且会对黑洞带来非常重大的影响。

掉进黑洞的粒子会逐渐减少黑洞的质量,因为它有的是负质量,但是脱离黑洞的粒子对我们来说就是辐射的一部分。虽然现在我们了解黑洞为何会散出发出热辐射,但当时这可确认让人十分意外,因为一开始霍金甚至也以为自己犯错了。但事实上霍金并没有犯错,在黑洞的周围有一圈差点看不到的微光,脱离黑洞的正质量粒子,特性就跟热辐射一样,掉进黑洞的负质量粒子,会慢慢地几乎无法察觉地减少黑洞的质量,这样到最后会造成灾难性的结果。

深入了解黑洞:黑洞并不是事物的终点,某种意义上是事物的起点!

霍金的结论就是黑洞并不是漆黑的,它其实一直在发出辐射,所以在它存在的大部分期间,黑洞是一直在燃烧,但是它会逐渐地缩小,温度也会越来越高,到最后就会高到一个点,然后就会爆炸,它会在很短的时间内失去所有的质量!

当我们想到黑洞时,都会认为黑洞是一切的终点,一个恒星毁灭之后,一切都会消失在里面,什么都跑不出来。但其实黑洞给了我们最好的机会,让我们了解宇宙,做最根本的测试。

天文学家已经证实了霍金的发现。事实上,宇宙中的每一个星系,也许都有一个超重质量的黑洞在中央。黑洞并不是终点,它们其实是某物出现的起点,因为在黑洞周围有无数的活动在进行着,有正在毁灭的恒星,有圆盘形的增生物质在盘旋,黑洞周围有大量的热和光,有黑洞产生的喷流,有粒子以光速的一半速度被射出黑洞,黑洞周围有正在诞生的恒星,这一切都是因为黑洞在那里!

大家都在看

  • 地外文明探索:开启宇宙奥秘之门

    地外文明探索:开启宇宙奥秘之门 一、地外文明探索的历史与现状人类对地球之外智慧生命的思考与探索有着悠久的历史。在古代神话传说中,就充满了对神秘天外世界和可能存在的其他生命的想象。随着科学的发展,从哥白尼的《天体运行论》开始,人们逐渐 ... 宇宙探索11-15

  • 天体力学:探索宇宙的奥秘之匙

    天体力学:探索宇宙的奥秘之匙 一、天体力学的定义与范畴天体力学作为天文学和力学的交叉学科,在科学研究中占据着重要地位。它以力学规律为主要工具,深入探索天体的运动轨迹和形状变化。天体力学所涉及的天体范围广泛,不仅包括太阳系内的天体, ... 宇宙探索11-15

  • 宇宙探索:科学家发现的 10 种奇怪现象!

    宇宙探索:科学家发现的 10 种奇怪现象! 在浩瀚无垠的宇宙中,充满了无尽的奥秘。科学家们在探索宇宙的征程中,遇到了许多令人匪夷所思的事情,以下是其中 10 种奇怪现象。快速射电暴2007 年首次被发现的快速射电暴,是一种神秘的射电信号。它持续时间极短 ... 宇宙探索11-15

  • 天文馆新纪元:专家共绘未来蓝图,你准备好探索宇宙了吗?

    天文馆新纪元:专家共绘未来蓝图,你准备好探索宇宙了吗? 在这个科技日新月异的时代,天文馆作为连接人类与浩瀚宇宙的桥梁,正在经历一场前所未有的变革。11月13日至16日,一场聚焦“天文馆的未来——新时代天文馆发展”的国际研讨会在上海天文馆盛大举行,国内外顶尖专家齐 ... 宇宙探索11-15

  • 人工智能在宇宙探索中的关键角色:开启太空新时代

    人工智能在宇宙探索中的关键角色:开启太空新时代 当我们仰望星空,对那无尽的宇宙充满好奇与渴望时,人工智能正逐渐成为我们探索宇宙的强大助力,开启了太空探索的新时代。人工智能在数据分析方面展现出了无与伦比的能力。宇宙探索产生了海量的数据,从遥远星系的光 ... 宇宙探索11-15

  • 探索宇宙的重大突破:成功发射盐度探测卫星!🚀🌍

    探索宇宙的重大突破:成功发射盐度探测卫星!🚀🌍 我国成功发射盐度探测卫星,海洋探索的新里程碑。1. 近日,我国在航天领域再次取得重大突破,成功发射盐度探测卫星。这一壮举无疑在我国航天史与海洋研究领域都写下了浓墨重彩的一笔。2. 这颗盐度探测卫星肩负着重要 ... 宇宙探索11-14

  • 太空条约:人类探索宇宙的里程碑🚀🌌

    太空条约:人类探索宇宙的里程碑🚀🌌 太空条约意义重大。1. 1967 年的《太空条约》意义重大,107 国参与禁止太空部署大规模杀伤性武器,其背后的原因复杂,挑战也多,值得深入了解。在 20 世纪中叶,世界局势复杂多变,科技发展迅猛,人类对太空的探索也 ... 宇宙探索11-14

  • 你有没有想过,在浩瀚的宇宙深处到底隐藏着多少我们不知道的秘密

    你有没有想过,在浩瀚的宇宙深处到底隐藏着多少我们不知道的秘密 你有没有想过,在浩瀚的宇宙深处到底隐藏着多少我们不知道的秘密?宇宙是怎么诞生的?有没有其他适合人类居住的星球?这些问题一直困扰着我们人类。而詹姆斯·韦伯太空望远镜,就像是一把开启宇宙奥秘之门的神奇钥匙 ... 宇宙探索11-13

  • 地下700米的“玻璃球”,探索宇宙之初 #中微子

    地下700米的“玻璃球”,探索宇宙之初 #中微子 中微子是鬼吗?为什么被称为幽灵粒子?1. 最近我国地下 700 米的江门中微子实验室很火,今天戴老师就来讲讲中微子究竟是什么。2. 中微子并不是大家戏称的阿飘,它和电子、光子一样都是宇宙粒子的一种,只不过它非常 ... 宇宙探索11-13

  • 探索宇宙的奇迹:揭开天文学和天体物理学的面纱

    探索宇宙的奇迹:揭开天文学和天体物理学的面纱 人类一直对宇宙着迷。夜空中我们视为星星和行星的闪烁光点数千年来一直是奇迹、神话和科学探索的主题。天文学,即对天体的研究,以及天体物理学,即将物理学应用于理解宇宙现象,是我们用来探索和理解我们所处的宇宙 ... 宇宙探索11-13