【宇宙之謎】黑洞可能根本不存在,我們看到的只是幻像?

天空之城 2020/12/05 檢舉 我要評論

黑洞是否真的存在?這個問題的答案似乎沒有什麼懸念。我們已經拍到了「黑洞之影」,黑洞的存在好像已經板上釘釘。但是還是有人不這麼認為。他們懷疑黑洞並不存在,我們在宇宙中看到的,其實只是一個個弦的「模糊球」。

這些人的懷疑似乎也有道理。首先黑洞其實是廣義相對論失效的產物。黑洞的中心是數學和物理學上所謂的「奇點」,奇點意味著數學上的無解,而在物理上,它被描述為一個密度無限大、體積無限小的點。廣義相對論能夠解釋黑洞以外的世界,卻對黑洞視界以內的一切無能為力。

所以不難理解,為什麼有人懷疑現實中是否真的存在奇點。奇怪的是,天文學家在宇宙中還真的發現了許多被稱為是「黑洞」的東西。它們無論是左看還是右看,都像傳說中的黑洞,於是人們真的就把它們當成了黑洞,而有意無意地忘記了黑洞本身是理論失效的產物。

關於黑洞還有一個不可思議的地方,也就是黑洞的資訊悖論。根據量子力學原理和霍金的觀點,黑洞是會緩慢蒸發的。但黑洞的蒸發不帶走任何資訊。所以當一個黑洞蒸發殆盡後,封閉在黑洞內部的資訊都到哪裡去了呢?

因為有這些疑慮,一些理論物理學家開始尋找另外的方向。其中一部分人把目光投向了弦理論。

弦理論並沒有很高的科學性,它是一種純理論,到目前為止也沒有得到任何證據的支援,但是這不妨礙它的流行。弦理論是立志要成為「萬物理論」的。它假設宇宙萬物的最基本構件是「弦」,弦的不同震動方式構成了不同的基本粒子,於是弦也構成了一切。但弦極其微小。弦理論的成立有賴於額外的維度,但我們無法感知到這些額外的維度,於是弦理論假設這些維度捲曲在了微觀尺度上。

在弦理論那裡,黑洞並不存在。我們認為的黑洞,變成了弦的「模糊球」。

我們可以借助中子星來理解所謂的「模糊球」。中子星是「准黑洞」,它們的引力還不夠強,無法困住光;但也已經足夠強,以至於中子星的密度極高,一勺子中子星物質的質量相當於一整座山。

中子本身是原子的基礎構件。在通常情況下,中子會和其他粒子——比如質子和電子共同構成原子。但在中子星那裡,不再有這樣的合作。在中子星環境中,電子被壓入了質子,變成了中子。中子們則異常緊密地結合在一起,變成了一種密度極高的新物質形態。

弦理論中的「模糊球「與此類似。當宇宙的基礎構件——弦不再互相合作,而是擠作一團,一個巨大的「弦球」便出現了。

沒有人知道「模糊球」的具體模樣和理論細節。「模糊球」無論是在數學上,還是在物理學上都很「模糊」。

證實黑洞是不是「模糊球」也要靠引力波。黑洞合併產生的引力波中可能隱藏著「模糊球」的特有印記,如果有一天我們的引力波探測技術靈敏到可以甄別這些印記,那就可以求證黑洞究竟是不是「模糊球」,並進一步回答一系列與現實本質有關的深層問題。

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