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理论推论:作为时空旅行捷径的黑洞

2019-04-11 00:50 作者:_不破愛花_  | 我要投稿

本文是外行写的,量子引力的理论(结合广义相对论与量子力学,对引力场进行量子化描述的理论)的推论

黑洞,大家都知道,质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽后,发生引力坍缩而形成,由于产生的引力场强大得足以使大量可测物质和辐射、包括连传播速度极快的光子也逃逸不出来,故名黑洞。有时候坍缩的恒星经常与邻近的恒星组成一对,这个恒星被黑洞吸取,失去质量,一部分被黑洞吸收,一部分沿着两级的方向喷射出去。(如题图)

黑洞是由爱因斯坦广义相对论的方程式计算预见到的物体,后来才被观测所证实。

按照广义相对论,在黑洞的周围,是一个无法侦测的事件视界,标志着无法返回的临界点,而在黑洞中心有一个密度趋近于无限的奇点。

假如航天器的引擎足够强大,产生的推力能抵消黑洞的万有引力,那么就可以在黑洞的临界点停留。从外面看来,黑洞就像个球体。

我们知道引力不但会扭曲空间,也会扭曲时间。在引力的作用下,时间会变慢。当航天器在往临界点靠近的时候,时间相对于外面越走越慢。举例来说,如果航天器极其靠近临界点,按照我们现在的时间来算几分钟,那么宇宙其它部分或许已经过去了一百万年。这是利用黑洞做旅行到未来的捷径。

但是,如果坠入黑洞,会看到什么呢?

按照广义相对论,你会穿过黑洞表面,不会受到太大伤害(才怪),然后以更大的速度垂直坠向中心。因为一切都会在中心被积压成一个体积无限小,密度无限大的点。

但是!这种广义相对论没有考虑到量子引力。

在量子引力的发现中,无穷小的点不存在,空间的可分性有个下限,这个下限这就是普朗克尺度。一切物质都不会比普朗克尺度还要小。

在经典力学中,一个直接坠入原子核的电子会被原子核吞没并且消失。但实际情况并不是这样。经典力学没有考虑到量子效应。

真实的电子是个量子物体,没有确定的轨迹,不可能把它限定在一个非常小的区域内。如果电子越向中心靠拢,就会越快飞走。我们最多只能让电子进入最小的原子轨道,不能离原子核更近了。量子力学会阻止电子陷入原子核中。当电子离中心太近,量子斥力会把它推开。

正是因此,物质才是稳定的。(感谢量子斥力,不然电子坠入原子核,不会有原子,也就不会有物质,也不会有看专栏的你我了)

这么一来,考虑到量子引力——和同样存在的量子斥力,坠入黑洞中心的过程中,坠落物质的速度会被量子压力减慢,密度会变得非常大,但是,确是有限的。

物质会被压缩,但不会被压缩到一个无穷小的点,因为物质的大小存在一个下限。这样,量子引力就会产生巨大的压力,使物质反弹!

那么,在那个黑洞中心观察的话,坍缩恒星的反弹可以非常快!

但是!(又来了)还记得上面所说的,黑洞内部的时间比外面要慢得多。从外面看来,反弹的极快速度耗时可能数十亿年。在漫长的时间过后,我们会观测到黑洞爆炸。

这就是极致的捷径,通过黑洞通往遥远的未来(干嘛,不知道,或许能苟命一下)。


当然,以上都是量子引力理论的推论。按照这种推论,宇宙早期形成的那些黑洞,按时间来说,现在可能正在爆炸。如果黑洞爆炸的信号在射电望远镜的观测范围内,如果能被观测到,如果能证实是早期黑洞爆炸产生的信号,emmmm~那以上量子引力推论就有证据了。



(以上是圈理论的读书心得,下一次读了弦理论再掰另外的。如果读了的话....


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