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摘要:头脑发热的宇宙中还有比黑洞更奇怪的东西吗?这些奇异的,万有引力的怪物不仅扭曲了空间和时间,仅仅想到它们也会拉伸和弯曲人们的想象。除了所有你可能听说过的令人难以置信的品质——它们巨大的质量,难以置信的小尺寸——黑洞还有很多更奇特的特性,而这些特性却鲜为人知。我们来看看关于这些宇宙怪事的一些最令人震惊的特征和理论可能性。

宇宙中还有比黑洞更奇怪的东西吗?这些奇异的,万有引力的怪物不仅扭曲了空间和时间,仅仅想到它们也会拉伸和弯曲人们的想象。除了所有你可能听说过的令人难以置信的品质——它们巨大的质量,难以置信的小尺寸——黑洞还有很多更奇特的特性,而这些特性却鲜为人知。我们来看看关于这些宇宙怪事的一些最令人震惊的特征和理论可能性。
黑洞可能有头发(ESO/L.Calçada)在20世纪60年代,物理学家约翰惠勒提出黑洞“没有头发,意思是每一个特定的宇宙物体只能通过其自旋、角动量和质量与它的同类区分开来。任何其他关于黑洞的区分信息都被认为是“毛发”,并被认为消失在黑洞不可穿透的视界后面,即黑洞周围的边界,在此边界之外,包括光在内的任何东西都无法逃脱。到2016年,著名物理学家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)提出,黑洞实际上长着一头由幽灵般的零能量粒子构成的富丽堂皇的假发,而这种多毛聚集体包含了黑洞所消耗物质的信息。这一假设尚未得到证实,但可能有助于解决一个长期存在的悖论,即落入黑洞腹中的气体和尘埃会发生什么。
黑洞产生喷泉(NAOJ)没有任何东西可以逃脱黑洞强大的引力。但这只适用于已经非常接近孔边缘的材料。事实上,许多黑洞周围都是气体和尘埃流,这些气体和尘埃流围绕着黑洞旋转,就像水从下水道里流下来一样。这种物质中的摩擦产生热量,在气体和尘埃中产生搅动的风暴状结构。最近的观测表明,这一运动还产生环绕物质内柱的拱圈,这些物质直接射入空气中,与喷泉非常相似。
黑洞可以蒸发(美国宇航局)量子力学为粒子逃离黑洞提供了另一种 ... 。根据理论,亚原子粒子对在黑洞的视界周围不断地闪烁。每隔一段时间,这种结构就会以正确的方式排列,导致其中一个伙伴落入黑洞。然后,粒子的同一个关联以极高的速度被推开,抢走了黑洞的一点能量。在发现这一现象的史蒂芬·霍金之后,这就产生了所谓的霍金辐射。因为能量等于质量,这个过程实际上会导致黑洞收缩,并最终在很长一段时间内蒸发掉。
黑洞可能被火墙包围霍金辐射的一个问题是它给物理学家带来了难题。由这种辐射产生的亚原子粒子是纠缠在一起的,这意味着一个发生的事情会立即被另一个感受到。那么,当它的伙伴被挤压到一个无限密集的点时,没有掉进黑洞的伙伴会有什么感觉呢?没人知道。一种理论认为,黑洞会切断粒子的纠缠,根据量子力学定律,这种结果会产生大量的能量。反过来,这就意味着所有黑洞都被滚滚的火墙所包围。
黑洞可能会扰乱信息,或者黑洞的破碎质量很难用量子力学定律来表示,它保存着关于粒子的信息永远不会被破坏。但从黑洞边缘滑过的物质应该永远消失在宇宙中。这个条件被称为黑洞信息悖论;科学家至今还没有找到解决办法。最近的研究表明,在黑洞中被搅乱的信息可能被传递给霍金辐射中的出射粒子伙伴;然而,还没有找到这个悖论的确切答案。
黑洞可能是大爆炸后不久的暗物质(sakkmesterke/Shutterstock),宇宙本应该产生许多微小的黑洞。由于这些特征是不发光的大质量物体,一些物理学家推测这些原始黑洞可以解释暗物质,宇宙中绝大多数物质是由这种神秘物质构成的。但是这个想法是有争议的,因为来自激光干涉引力波观测站(LIGO)的数据已经排除了一个充满许多微小黑洞的宇宙。也许中等大小的黑洞仍然潜伏在那里,尽管观察表明它们最多只能弥补,暗物质的1%到10%,
物质可能在黑洞黑洞中走向未来,进入无限大的问题——黑洞的质量被压碎到一个无限大的密度点,这个密度点的大小是无限小的。从物理上讲,这没有任何意义,因此研究人员已经寻找其他的框架来处理黑洞。其中一个建议被称为量子环引力,它表明时空结构在黑洞中心附近非常强烈地弯曲。这将导致一部分黑洞延伸到未来,这意味着被吸入其中的物质会随着时间向前移动。到目前为止,这个拓展思维的想法仍然是理论上的。
科学家可能已经发现了来自另一个宇宙的黑洞(欧空局和普朗克合作)一个极具争议的观察表明,我们的宇宙是一个后来者。早期的宇宙可能存在于我们之前,并将包含黑洞。牛津大学著名数学物理学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)认为,宇宙背景辐射——大爆炸留下的高能遗迹——包含了这些黑洞以前的印记。其他科学家认为彭罗斯的数据不过是随机噪声,但这种可能性仍然很有趣。
我们很快就会有一张黑洞的照片(美国宇航局、欧空局和D.Coe、J.Anderson和R.van der Marel(STScI))物理学家将在几天内发布第一张图片一个黑洞。这只超大质量的野兽潜伏在我们银河系的中心,捕捉它的照片一直是视界望远镜的目标。这台仪器实际上是一个遍布地球的全球射电望远镜网络,它们结合了各自的力量,比以往任何时候都更靠近银河系中心。望远镜应该能够在黑洞周围的物质上发现它的影子,预计4月10日会有图像
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