北京時間9月25日訊息,據國外媒體報道,如果能夠穿越黑洞,你會去往哪裡?會有什麼等待著你?如果你能安然無恙地回來,又能講述什麼有趣的故事呢?所有這些問題都可以用一句簡單的話來回答,那就是“誰知道呢?”
在科學技術日新月異的今天,黑洞的奧祕依然深不可測。落入事件視界之後,實際上就是越過了一層屏障。一旦有人掉下去,就再也不能把資訊傳回來了,他們會被巨大的引力撕成碎片。所以理論上,任何穿過事件視界的人不會去往任何地方。
這聽起來似乎是一個令人失望和痛苦的答案,但其實也在意料之中。愛因斯坦的廣義相對論將時空與引力作用聯絡起來,預言了黑洞的存在,後來的研究表明,黑洞是由品質足夠大的恆星死亡所產生的。恆星死亡之後,會留下一個小而緻密的殘餘核心,假設這個核心的品質約為太陽的三倍以上,那麼引力就會使其坍縮,成為一個點,稱為“奇點”(又稱引力奇點或時空奇點),這是一個體積無限小、密度無限大、引力無限大、時空曲率無限大的點,被認為是黑洞的中心。
由此產生的黑洞具有極其強大的引力,甚至連光線都無法逃脫。因此,如果你發現自己處於事件視界時,你就註定無處可逃。德國天文學家卡爾•史瓦西(Karl Schwarzschild)計算得出,如果某天體的全部品質壓縮到很小的“引力半徑”之內,那麼其所有物質、能量(包括光線)都將被引力囚禁在內。從外界看,這一天體就是絕對黑暗的存在,也就是黑洞。
事件視界就是黑洞周圍的時空曲隔界線,光和物質只能向內通過事件視界。根據梅西的說法,潮汐力會把你的身體縮成原子鏈的形式(也被稱為“義大利麵化”),並最終會在奇點處被壓碎。你或許會想在黑洞的另一端逃出來,但這似乎完全是幻想。
當然,如果黑洞確實指向星系或宇宙的另一部分,那麼在另一邊,可能就存在性質與之相反的東西。這可能是一個白洞嗎?這是1964年俄羅斯宇宙學家伊戈爾·諾維科夫(Igor Novikov)在1964年提出的概念。諾維科夫提出,黑洞與存在於過去的白洞相連。與黑洞不同,物質和光線無法進入白洞,但可以從這一時空區域離開。
科學家一直在探索黑洞和白洞之間的潛在聯絡。2014年,物理學家卡洛·羅維裡(Carlo Rovelli)和哈爾·哈格德(Hal M。Haggard)在《物理評論D》(Physical Review D)雜誌上發表論文稱,“在有限的時空區域之外,存在一個滿足愛因斯坦方程的經典度規。而在這個有限的時空區域內,物質坍縮成黑洞,然後出現在一個白洞中。”換句話說,所有被黑洞吞噬的物質都有可能被噴出,當黑洞死亡時,它們可能就變成了白洞。
也許黑洞沒有出口
然而,物理學家艾哈邁德·阿姆黑利、唐納德·馬若夫、約瑟夫·波爾欽斯基和詹姆斯·蘇利仍然相信霍金的理論是有道理的。他們研究的理論後來被稱為“AMPS火牆”(或黑洞火牆)假說。
根據他們的計算,量子力學可以有效地將事件視界變成巨大的火牆,任何與之接觸的物體都會在瞬間燃燒。從這個意義上說,黑洞沒有出口,因為沒有任何東西能進入黑洞。
然而,這違反了愛因斯坦的廣義相對論。如果有人能跨越事件視界,那他實際上不應該感到任何很大的困難,因為一個物體將處於自由落體狀態,根據等效原理,這個物體(或人)不會感受到引力的極端影響。
這一觀點可以遵循宇宙中其他地方存在的物理定律,但即使不違背愛因斯坦的廣義相對論,它也會破壞量子場論,或者表明資訊可能會丟失。