作者:Laura Mersini-Houghton 来源:《物理快报B》 发布时间:2014/9/27 19:50:19
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研究称黑洞根本就不存在

    这幅由艺术家绘制的图像描绘了一个位于星系中心的超大质量黑洞。图中蓝色区域是物质进入黑洞时所产生的辐射。围绕黑洞的灰色结构被称为环面,由气体和尘埃组成。

作为宇宙中最黑暗质量最密集的物质,黑洞点燃了不少人的想像力,为众多科幻小说和电影提供了精彩的素材和设定。但来自美国科学家的一项新研究可能要让这些人失望了:这名理论物理学家经过数学计算得出结论——黑洞根本就不存在。相关论文分别发表在著名的预印本网站ArXiv和《物理快报B》杂志上。

“得出这个结论后,即便我本人都感到十分震撼。”提出这一理论的美国北卡罗来纳大学教堂山分校理论物理学教授劳拉·梅尔西尼—霍顿这样描述自己的感受。她说:“科学家们研究这个问题已经超过了50年,而这个解决方案给了我们许多新的思考。”

经典理论认为,黑洞是宇宙中存在的一种超高密度天体,由一个质量足够大的恒星在能量耗尽后因引力坍缩形成。其中心是一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小的奇点。围绕在奇点四周的是一片空空如也的区域,这便是黑洞视界。一个恒星形成黑洞的过程就像是把一个地球大小的天体压缩成一个花生大的小球。根据爱因斯坦的相对论,黑洞会吞噬邻近宇宙区域的所有光线和任何物质,只要进入黑洞视界就有去无回。

但这种解释与另一种基本理论产生了冲突:量子力学认为,任何物理演化过程都应满足因果律,即信息是守恒的,没有信息能从宇宙中永远消失。不少科学家试图使用数学的方法来让两种理论形成统一,但都无功而返。自此,关于黑洞中的信息是否丢失的问题就成了一个谜。

1974年,霍金通过量子力学的方法得出结论:黑洞不仅能够吸收黑洞外的物质,同样也能以热辐射的方式向外“吐出”物质。而这种量子力学现象,就被称为霍金辐射。

物理学家组织网9月25日(北京时间)报道称,新研究中梅尔西尼—霍顿描述了一种全新的方案。她和霍金都同意,当恒星因自身的引力发生坍塌时会产生霍金辐射。但梅尔西尼—霍顿认为,发出这种辐射后,恒星的质量也会不断地发生损失。正因为如此,当这些恒星坍缩时就不可能达到形成黑洞所必须的质量密度。她认为,垂死的恒星在发生最后一次膨胀后,就会爆炸,然后消亡,奇点永远不会形成,黑洞视界也不会出现。根本就不会存在像黑洞这样的东西。

其实早在今年年初,霍金就曾通过论文指出在经典理论中黑洞是不存在的,他承认自己最初有关视界的认识是有缺陷的,并提出了新的“灰洞”理论。该理论认为,物质和能量在被黑洞困住一段时间以后,又会被重新释放到宇宙中。(来源:科技日报 王小龙)

 
 
 
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