人如果掉进黑洞会怎样?

作者:狗格格/编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2018-03-07

抹除过去,扰乱未来。

人如果掉进黑洞会怎样?

图片:fredmantel/iStock

一个数学家团队计算出,在膨胀的宇宙中,有一些黑洞可以像按下重置按钮一样,有效地抹去过去的历史,并将未来变成一个大大的问号。

观察者们对那个黑洞的长相猜测纷纭。但若事实证明该黑洞的重置功能属实,那么我们或许终于能够解决现代宇宙学中最大的问题之一。

若是以现代物理学定律的角度来推测与该黑洞相关的逻辑结论,那便意味着一颗坍塌的恒星的质量会被压缩成一个无限小的点,即奇点。但根据广义相对论,一切已知物理定律在奇点均失效。

这近乎表明,宇宙中有一些大型空间与外界相隔绝,而在这些地方,物理学定律并不适用。

为了研究在我们已知的宇宙以及未知领域的黑洞之间物理法则失效的问题,物理学家们提出了“宇宙监督”理论。

该理论存在两种说法。

其中一种说法是,在黑洞的内部存在一个屏障,该屏障比“事件视界”(黑洞边界)要更深得多。在那里,物理学将失效,失去预测和描述未来事件的力量。

但这个屏障能够轻而易举地将奇点从其它的空间和时间中封闭分隔开来,以免奇点能级无限大的特性变成人类一个火烧眉毛的问题。

与此同时,另一个更有力的宇宙监督理论认为,并不存在物理层面上的无极限。因此若要接近该黑洞,就需要打破这个屏障,让已知宇宙的物理学在未知领域继续延伸下去。

来自加州大学伯克利分校的数学家Peter Hinz提出了有关第二种说法的疑问。

Hinz说道:“自上世纪90年代以来,人们已经自满了20年时间。宇宙监督理论则一直都呈现验证成功的状态。”

Hinz和他的团队研究了一个名为“Reissner-Nordstrom-de Sitter”的带电非旋转假想黑洞。理论上,这种黑洞会有一个叫做柯西视界的屏障。

在柯西视界外,那个扭曲的空间不存在因果性,但处于其中的时间和空间都被平滑地磨成一个无限的瞬间。

但第二种更有力的宇宙监督模型的拥护者认为,即使是一颗坍缩的恒星的引力也有轻微的偏差,而这些视界终将被奇点堙没。所以基于第二种宇宙监督模型,应当打破柯西视界。

这项新研究表明,即使在这样的干扰下,这两种角度在理论上仍能共存,但那是基于黑洞周围的宇宙以我们所处宇宙的速度膨胀的前提下。

理论上,Reissner-Nordstrom-de Sitter黑洞内部早已存在轻微的推力,得以抵抗重力产生的巨大的拉力,巧妙地对抗了黑洞中时间与空间的扭曲效应。

与此同时,一个膨胀的宇宙(如我们所处)对奇点周围的物理扭曲设定了时间和能量上的极限。

这两种效应的结合将为柯西视界提供某种保护,在一条单向线上同时提供了一个物理上粉碎的奇点和一个无限的瞬间。

在这个奇怪的区域里,物体将与它们的过去分离,而且没有特定的未来。

穿过这个区域,你将永远无法回头,但你也不会被碾成一个小点点。

如果你不知道那会是什么样的感觉,没关系,研究人员也不知道。

研究人员之一,来自葡萄牙里斯本大学的物理学家Joao Costa用一个大家熟悉的话题解释了这个问题。

Cardoso表示:“想想薛定谔的猫,我们知道我们可以给猫的生存或死亡与否的概率赋值。但如果这只猫在柯西视界里掉了下去,我们甚至无法计算出这两种可能性。”

这使得黑洞的怪异性甚至比量子力学的疯狂还要奇怪。但这确实说明了一些问题。

因为Reissner-Nordström-de Sitter黑洞可能根本就不存在,因此这个猜想理论应当算是哲学上的问题。但该猜想也并非毫无用处。

这些数学模型仍然适用于典型的中性黑洞,研究人员认为,甚至可以在黑洞碰撞的引力波中观察到它。

那样,我们或许终于能够一观宇宙秘密的一角。


    蝌蚪五线谱编译自sciencealert,译者 狗格格,转载须授权 

扫码加蝌蚪五线谱微信