广义相对论中对黑洞的描述

黑洞是宇宙中最神秘的物体,它出现在爱因斯坦的广义相对论中,根据理论描述如果一个物质被压缩到足够小的体积,那么引力就会变得极其强大,这种疯狂的引力压缩能胜过自然界其他四种基本力,而且一旦达到某个临界值,物质就会不断挤压,压缩到一个无限小的点。这个无限小的点被称为奇点,它被一个被称为“事件视界”的表面所环绕,在这里,其内部引力的强大程度,连光在它面前都无法逃逸。

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黑洞的发现与霍金辐射

在20世纪中期,天文学家们开始发现一些看起来像黑洞的天体漂浮在宇宙中。1976年,物理学家斯蒂芬·霍金意识到黑洞并不是一成不变的,由于量子力学的奇异性,黑洞会慢慢蒸发,这也导致了一个悖论,所有落入黑洞的物质或能量都被吸收进去,但所谓的霍金的辐射并没有将它们释放,那么当黑洞最终蒸发时,吸收的物质或能量都去了哪里?

科学家用弦理论来解释黑洞

在过去的几十年里,理论物理学家们一直在努力寻找着证据,用来解答这个悖论或者可以用数学理论来代替奇点理论。于是他们尝试用弦理论来解答,弦理论声称是一种万物的理论,能够解释每一种粒子,每一种力,以及宇宙中的一切。弦理论是一种宇宙模型,该理论认为所有的亚原子粒子都并非是小点,而是类似于橡皮筋的弦。弦理论学说不只是描述“弦”状物体,还包含了点状、薄膜状物体,更高维度的空间,甚至平行宇宙。

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黑洞毛毛球理论

所以在弦理论的基础上,又诞生了“黑洞毛毛球理论”,理论中描述黑洞并非是我们目前所熟知的样子,而是一颗模糊且振动的弦球体。但这个理论也是备受争议,毕竟就连弦理论目前都尚未能做出可以实验验证的准确预测,不过这不妨碍我们应用这个理论来做一些探索性的推测。

黑洞毛毛球理论中的模糊球体

为了更好理解“黑洞毛毛球”理论中的模糊球体,我们用中子星做类比,当一个物体没有足够的引力压缩形成黑洞时,就会形成中子星,中子是原子的基本成分之一,它们通常与质子和电子等其他粒子一起运动,但在中子星内部,这种原子间的亲密关系会被分解,而留下的只是尽可能紧密地挤在一起的中子。“模糊的球体”理论正是如此,它内部的基本弦也被分解,仅仅是简单的挤在一起,形成一颗大的弦球。

未来,对引力波的探测和识别,将是最重要的方法之一

科学家表示,要验证这一理论的准确性,目前最好的方法就是通过引力波,当黑洞发生碰撞或合并时,它们会释放出一股强大的引力波海啸,并横扫整个宇宙,最终到达我们地球上。到目前为止,科学家们已经通过引力波见证了几十次黑洞的合并,不过要区分普通黑洞和“模糊的球体”还需要更先进的天文仪器,如果能够找到“模糊球体”的证据,那将不仅仅是揭开了黑洞到底是什么,它还会揭示宇宙的一些本质问题。