空间探索

美国物理学家研究认为黑洞或并不存在

时间:2014-9-28 10:25:35  作者:佚名  来源:新浪科技  查看:5  评论:0
美国物理学家研究认为黑洞或并不存在

  这张艺术示意图展示的是位于一个星系核心的超大质量黑洞。图像中蓝色表示的是在非常接近星系核心的区域正在向外扩散的辐射;图像中包围黑洞周围的褐色结构被称作“环面”,由大量的气体和尘埃组成。
 

  北京时间9月28日消息,据物理学家组织网站报道,黑洞一直占据着公众的想象,也是很多流行文化的主题,从好莱坞的大片,比如《星际迷航》便可见一斑。它们是终极的未知——宇宙中最黑暗,最致密的天体,甚至连光线都无法逃脱。但似乎这还不够神秘,就在近日,有科学家宣称黑洞可能根本就不存在。

  通过将两种看似相互冲突的理论进行融合,美国北卡罗来纳大学艺术与科学学院物理学教授劳拉·莫西尼-霍顿(Laura Mersini-Houghton)从数学上证明黑洞可能从一开始就根本不可能存在。这项发现不仅迫使科学家们不得不重新审视时空结构,甚至必须从新思考宇宙的起源问题。

  莫西尼-霍顿表示:“我自己到现在都仍然没有从震惊中回过神来。我们在这个问题上已经研究了超过50年,而这项发现让我们重新思考很多东西。”

  数十年来,人们认为黑洞是在大质量恒星塌缩之后形成的——在其自身引力的作用下,恒星物质向内塌缩成为一个点。想象一下将整个地球的质量压缩称一个核桃大小的情景吧。在这个点的周围,存在一个区域称作“事件边界”。一旦穿越这一边界就意味着你将永远无法从中逃脱。这是黑洞引力占据绝对统治地位的区域,任何东西一旦进入这一区域就绝对无法逃脱。

  之所以黑洞会如此怪异,是因为在这里宇宙学的两大理论发生了碰撞。爱因斯坦的引力理论预言了黑洞的存在,然而量子学说的基本理论认为宇宙中的任何信息都不会永远消失。尝试统一这两大理论的努力导致了严重的混乱,被科学界称作“信息丢失悖论”。

  1974年,史蒂芬·霍金借助量子理论证明黑洞存在辐射。自那之后,科学家们在宇宙中已经开始观测到一些似乎符合这一预期的现象,并据此在宇宙中找到越来越多的疑似黑洞目标。

  而现在,莫西尼-霍顿描述了一个完全不同的场景。她和霍金两人都同意恒星会在其自身引力的作用下发生塌缩,并在此过程中产生霍金辐射。然而,在莫西尼-霍顿的最新工作中,她证明了在向外发出辐射的同时,恒星同时也会损失质量。这样一来恒星便将不再具备足够的质量继续塌缩,从而变成一个黑洞。

  在黑洞形成之前,垂死的恒星最后一次膨胀,随后在剧烈的爆炸中死去。但黑洞永远不会形成,也不会存在事件边界。莫西尼-霍顿所要传递的信息非常明确:黑洞这种东西并不存在。

  这篇文章目前已经被提交ArXiv,这个网站上的物理学论文都是未经同行审议的。在这篇文章中作者对这一问题给出了详细的数学证明。其共同作者还包括哈罗德·培福(Harald Peiffer),这是一位任职于加拿大多伦多大学的数值相对论专家。莫西尼-霍顿此前还在该网站提交过另外一篇文章,目前该文章已经在《物理学通报B》上发表。在当时那篇文章中作者对这一问题给出了初步的证明。

  实验证据或许有一天将会证明宇宙中究竟是否的确存在黑洞。但就目前来说,莫西尼-霍顿认为她的数学证明应该是结论明确的。

  很多物理学家和天文学家相信我们的宇宙起源于一个奇点发生的大爆炸事件。然而如果奇点事实上并不存在,那么物理学家们就必须重新思考他们有关大爆炸是否真的存在这一问题。

  莫西尼-霍顿表示:“物理学家们一直在试图努力结合这两大理论——爱因斯坦的引力理论以及量子力学,数十年来一直如此。而我的这项成果可以让这两大理论和谐共存,这意义重大。”

 


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