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黑洞的邊緣究竟是什麼?科學家的研究顛覆傳統認知!

如果能更深刻感受重力,我們也許就能得知它的真相,但這在重力很弱的地球是不可能的,但在宇宙中有個地方,那裡的重力主宰一切,那就是在黑洞里。在那裡,重力可以把物質完全化為灰燼,一堵重力火牆會消滅物質。


在不尋常的情況下,你不一定能得到預期的結果,但有時不尋常的情況會引出新的見解,為了尋找重力的真相,物理學家去了一個特別地方研究預期重力在那裡會表現十分奇怪。


物理學家肖恩凱洛有很多事情要思索,重力是物理學中最困難的問題,他卻正面應對。大家都很意外重力竟然如此難了解,我們真的需要一個突破點用不同的方式來思考重力。物理學家知道在哪裡尋找對重力的新見解,那就是在黑洞里。

黑洞的邊緣究竟是什麼?科學家的研究顛覆傳統認知!



可怕的黑洞形成於恆星塌縮時,恆星的整體質量被壓縮成一個點,使那裡的重力達到理論上的最高點。每個黑洞都被一層看不見,摸不到的殼包圍,稱之為事件視界,超過這一層之後,連光都無法逃脫黑洞的重力,沒人知道在這條界線的另一邊到底存在什麼,太空中該區域的重力場非常強,所以就像一張單程票,你進去之後,可以在裡面探索,但絕對無法出來。


像肖恩這樣的理論物理學家轉而用想像力來尋找答案。假設你是太空人愛麗絲,一位勇敢的宇宙探險家,願意冒險進入黑洞里。目前我們最流行的重力理論說,你我根本不會注意到有事件視界。你可以通過事件視界,它看起來不會跟宇宙中任何其他地方有所不同,所以你靠近黑洞時不會有戲劇性改變。直到你進入黑洞深處,而持續上升的重力強度會把你變成人體麵條為止。

但科學界逐漸發現,這個確立已久的說法可能站不住腳了,重力法則在事件世界處可能會失效,在黑洞里,重力可能完全不同,或者根本不存在。物理學家開始注意到這個矛盾,是因為計算出黑洞內部與周圍粒子連接的方式,這個程序稱為纏結。


纏結即是我們可以有兩個電子,不知道哪個在發揮作用,但如果它們纏結了,我們測量第一個電子看到它在順時針旋轉,那我們立刻就知道另一個也在順時針旋轉。


另一個物理學的重要原則說,粒子是嚴守一配一的,它們一次只能跟一個伴侶纏結,不會有例外。但根據我們對黑洞物理的了解,似乎暗示在事件視界處的粒子必須擁有不止一位的纏結伴侶,任何物理學家都不會樂見這種情況。


這就是我們所謂的AMPS悖論,命名自加大聖塔芭芭拉分校四位提出這個悖論的物理學家。這四位物理學家為這個悖論提出了戲劇性的解決方案,現在該拋開在事件視界處沒有戲劇性這個重要原則了,事實上,會發生很戲劇性的事。


如果你造訪黑洞的事件視界,就會被一堵火牆燒成灰燼。黑洞可能被一堵火牆圍繞,火勢如此的猛烈,它會燒盡所有進入黑洞的粒子,要麼就可能會燒盡時空的絲狀結構。

肖恩與他的同事正在研究黑洞的重力是如何能夠產生一堵火牆的界限。如果考慮到量子力學,史蒂芬霍金認為黑洞是會發出輻射的,所以如果你到達事件視界,也就是黑洞的界線,那裡有虛粒子在空無一物的空間里沸騰著,有些粒子會跑到黑洞裡面,有些則是會跑到外面,這就是霍金輻射。

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物理學家懷疑如果黑洞火牆存在,那它就是由霍金輻射所形成的,所以火牆可以說成是我們已知在那裡的霍金輻射,在黑洞旁邊看起來會更猛烈跟戲劇化。如果有火牆,那就表示有界線,有邊緣,如果你到達那個區域,我們不確定會發生什麼事,看起來也許會發生的事是,不管在那裡的是什麼,都不再是時間和空間了,這還是量子力學,但卻不是愛因斯坦所能了解的重力和時空。

黑洞的邊緣究竟是什麼?科學家的研究顛覆傳統認知!


穿過黑洞的火牆,重力可能會呈現全新的形式,如果我們能弄清楚那到底是什麼形式,也許就能知道在宇宙各處重力的本質。


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