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本港台同步报码室广义相对论和量子力学打架的

发布时间:2019-10-25

  黑洞从广义相对论中的预言走到2019年4月10日的首次对黑洞成像,差不多经历了一百多年的时间,但我们认识黑洞却不是从4月10日后才开始的,人类已经通过理论模型到一步步的观测验证,对黑洞已经建立起了大量的认知,但即使我们已经拍下照片,但对视界以内的状况仍然一无所知!

  黑洞是大神史瓦希在第一次世界大战战场上通过求解爱因斯坦广义相对论引力场方程,取得的一个特殊解,大概意思就是当天体质量不变,尺寸缩小到史瓦希半径以下时,它将不可避免的坍缩为黑洞。而史瓦希就是求得了这个半径。

  当然在当前的状态下,无论是太阳还是地球都不够格,因为能将自身压缩至史瓦希半径的,质量至少要超过太阳的3.2倍以上,因此这个只是一个理论计算值,但从史瓦希推导出黑洞这个概念以来,到人类第一次发现疑似黑洞的天鹅座X-1的二十世纪六十年代,大约相隔了四十几年!

  天文学家就是非常擅长这种在理论推导下的模型来展开一系列的验证工作,从黑洞理论推测出了诸多特性:

  史瓦希推导史瓦希半径时,所用的参数就是天体表面光速环绕和引力平衡时推导出来的半径,假如天体到达这个半径,那么它无论如何的热运动都无法对抗天体的坍缩,因热运动(普朗克温度)的极限就是光速,因此在史瓦希半径内,没有任何信息可以被传递出来。

  其实天体突破到中子星时已经不包含原始恒星信息了,但中子星有上限,也有下限,我们仍然可以根据它仅有的信息做一个推测,但黑洞甚至连基本粒子都不在保持,我们无法推测出这个黑洞以前是个什么天体,或者是原初黑洞,无法判断。

  电荷不会消失,假如形成黑洞之前有电荷的话,它同样会被保留,而角动量守恒也同样能被保留下来,黑洞是自转的,它的自转方向和吸积盘公转方向没有关系。

  以上参数都是无法被直接观测的,但天文学家根据黑洞的这些特性推测另外能够被观测几个理论特性:

  吸积盘会发出从低频射电到X射线的全波段辐射,而X射线成了我们判断天鹅座X-1黑洞和银心黑洞Sgr A*黑洞的重要依据,射电波段则成了M87*黑洞的成像工具,半个地球的毫米波射电望远镜从2017年4月份开始用了将近十多天的有效观测时间,取得了大量的数据,经过两年的处理,终于在19年4月10日公布了M87*黑洞的影像,从下亮上暗的特性判断出了黑洞自转的形成的蓝移和红移。

  天文学家从理论推断中的黑洞模型和现实成像中观测到的黑洞是相互吻合的。至此黑洞已经完美印证了广义相对论的推断,当然它不是第一个,最早是水星进动验证,而后是日食光线弯曲验证,但黑洞成像技术实在要求太高,100多年后才目睹黑洞真容!

  广相大到可以计算整个宇宙的形状(弗里德曼在1922年就假设宇宙物质均匀分布计算过宇宙的形状),小到可以形容黑洞内部的世界!但广义相对论有一个致命的弱点!

  是不是很矛盾?广义相对论计预言了黑洞,并且史瓦希计算出了史瓦希半径,但广相却在奇点时失效了!其实这可以理解,奇点的密度和时空曲率都无穷大,而广相的所有参数中都不存在无穷大这个物理量,因此这我们也是可以理解的,不过真正的问题并在至此

  但两者在奇点处相遇了,广相认为这个奇点密度无限大,但尺寸无限小,而且位置是确定的,量子力学认为尺寸无限小,它就适合海森堡不确定性原理,它的位置是不可确定!很抱歉,它们谁更正确一点我们暂时还不知道!

  我们前文说明了,过了黑洞的视界以后,理论上不可能有任何信息被传递出来,而事实上在M87*黑洞视界半径的2.5倍处时我们的观测手段已经无法获知任何信息,那么黑洞内的世界我们是无法被真正观测到的!

  这是一个理论物理学家的问题,我们知道引力的本质是质量对于时空的弯曲,就如惠勒说的,广相的本质就是质量告诉时空该如何弯曲,时空告诉质量该如何运动!因此质量在弯曲时空内的运动走的都是测地线,无论是环绕走还是一头撞入质心,它只是在走它该走的测地线!

  但跨过黑洞的视界后空间已经被无穷扭曲,时间也已经停滞,这样一个区域,谁能穿越过去,只会永远停留在这个位置,现代理论不支持穿越一个时间停滞的区域,本港台同步报码室无论你速度有多高,穿越空间总是需要时间,当时间停滞时,再高的速度又有何意义?

  也有朋友会认为穿过视界的物质会超过光速,因为视界处连光速都无法逃逸,那么在引力作用下会超过光速,但事实上遇到的问题就是时间停滞,在外界我们根本不能判断越过视界的物质到了视界内部的什么位置,因为我们三维时空的一切坐标系都无法来形容它,你知道它到哪里了?

  其实连理论物理学家也不知道这个奇点会如何,但至少他们不会拍脑袋得出奇点将会通向另一个宇宙,毕竟说大话可能不要成本,去年进博会签下24亿美元大单的嘉吉这一次有了更但可能会被闪了舌头!返回搜狐,查看更多



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