宇宙研究者利用引力波探测到奇异现象,黑洞也许要重新定义

最近有天文学家讲了这样一句话,我们人类对宇宙的探索研究,其实只能算是刚刚起步。如果把宇宙比喻成地球的话,那么我们现在对于这个“地球”的了解,就像连火都不会用的原始人一样。其实,无论是什么科学领域,都是在不断的探索欲和求知欲中取得发展的,天文学更是如此:因为它能带来的经济效益不高,追求这个领域的学者,更多是靠着一颗赤诚的求知之心。

宇宙研究者利用引力波探测到奇异现象,黑洞也许要重新定义


最近这些年,天文学家对黑洞的许多研究所得到的一些特征,就与传统意义上的黑洞差距很大。特别是引力波探测技术诞生后的这两年,黑洞研究更是取得了长足的发展。这些研究结果让许多天文学家怀疑,以前我们对于黑洞的认识,可能存在一些基本的缺陷。

在传统意义上,黑洞的外部特征严格遵循经典力学和相对论真空解给出的答案:只进不出,连光线都逃不出黑洞。那时很多天文学家认为,按照大爆炸模型来看,宇宙应该是先借由大爆炸产生的喷发速度高速扩张,随后被各种恒星产生的黑洞不断吸引

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坍塌,最终达到收缩速度超越扩展速度的临界点。然后随着宇宙内部星系物质的消耗殆尽,黑洞的数量越来越多,开始往回收缩。整个宇宙成为一个巨大的黑洞,最终形成一个奇点,这个奇点也许会带来新一轮的宇宙大爆炸,从而实现宇宙生命的延续。

在传统意义上,黑洞的外部特征严格遵循经典力学和相对论真空解给出的答案:只进不出,连光线都逃不出黑洞。那时很多天文学家认为,按照大爆炸模型来看,宇宙应该是先借由大爆炸产生的喷发速度高速扩张,随后被各种恒星产生的黑洞不断吸引

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这个观点统治了绝大部分科学家的宇宙观,直到现在也是主流理论。因为它不但得到了许多天文学家观测结果的支持,而且也符合中西文化哲学领域中“循环往复,不断发展”的观点。但是科学家表示,最近这些年检测到的诸多黑洞特征,与传统科学认知有很大的出入。黑洞研究的先锋,来自马里兰大学的Dr. Lior Burko介绍道:“这有可能导致宇宙大爆炸理论的很多基础定义需要修改。”


第一个特征是宇宙实际存在的黑洞数量,远远大于以前的预期。科学家表示,使用引力波探测黑洞得到比以前更为精确的数据。因为黑洞,特别是双黑洞合并时发出的引力波具备非常独特的特征,分析这些特征可以准确得知宇宙黑洞的下限。使用这个方法,科学家发现银河系中许多恒星系都存在黑洞,并且它们常常是“双黑洞”的存在形式,就像双星系统一样。而传统上认为在一个星系中黑洞数量是非常少的。

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第二个奇特的现象是,某些星系团中心的黑洞,不但可以吸收周围的星云,而且还会同时向外“喷吐”星云物质。这种现象首先让人想到“霍金辐射”,科学家表示:“但仅仅从外部特征来看,这是明显不同于霍金辐射的,这只能说明我们对黑洞的认知还存在基本的缺陷。”而更加奇特的地方在于,不同地区的多方天文观测显示出一个共同结果,那就是这些星系中心的黑洞大小并没有随着“吸入”或“喷出”星云而改变。这是非常违背人类目前认知的。

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第三个得到确认的现象是,巨型黑洞周围的物质:不论是星云,还是星球,甚至星系,它们都围绕黑洞作旋涡状的运动,并且参与这种运动的所有物质都在向黑洞不断靠近,直到被它吞噬。而被黑洞“喷发”出来的物质,则不存在旋涡状的形式。

以上三个观测结果,与传统天文学界对黑洞的认知存在很大的出入。但是引力波探测的精确是令人信服的,这只能让科学家认为,我们以往对黑洞的了解还十分片面。甚至很多科学家根据观测结果提出,黑洞很有可能并非宇宙晚年的归宿。而宇宙大爆炸模型中宇宙的末日,也并非是以“被吸入一个巨大黑洞”结束。

因此,有不少先锋派的科学家提出,这些观测结果虽然与传统天文认知存在巨大矛盾,却和目前理论物理学的最前沿:弦论中的M理论一致。弦论预言了宇宙存在的10维以上的空间,并且由此开启“平行宇宙”的世界观,得到过包括霍金在内的诸多理论物理学家的认可。

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而在我们三维宇宙中,想要开启其他维度宇宙的进入方法,长期以来被认为是不可能的,那似乎是一个“只能预见,无法碰触”的世界,知道许多物理学家猜测“黑洞奇点”存在打开相邻维度宇宙的通道,才为这个领域带来一线希望。而这次的观测结果,可以说是弦理论的振臂高呼了,因为它几乎完全符合弦理论的预期。

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黑洞奇点违反常规物理法则的状态,极有可能开启弦理论中M理论预言的高纬度超曲面。在常规三维宇宙状态中,这些超曲面(简称D膜)由于开弦紧化,使开弦端点停留在D膜上,使得高于三维的其他维度被紧化。而黑洞中心破坏了这种状态。


从这个角度来看,引力波探测到的结果就很好解释了:星系中心的那些黑洞,无论喷发或吸收物质,大小却不变。因为那些物质并没有停留在黑洞里,而是通过黑洞奇点进入了相邻维度的宇宙。同样的道理,探测到数量如此多的黑洞,我们的宇宙却没有迎来显而易见的灾难,因为这些黑洞让三维宇宙与相邻维度宇宙保持了动态平衡,而它们在三维世界的存在,犹如墙上的一道天窗,并非只进不出,而是保持了空气的流动。


根据弦理论支持的引力波黑洞观测结果,宇宙大爆炸理论也有可能要改写。因为宇宙将不会是“终结于一个奇点”这样匪夷所思的归宿了,而是更符合人们日常认知的:通过黑洞与其他平行宇宙实现了物质交换,而每个平行宇宙内部的物理法则与系数互不相同,在其他维度宇宙中,我们三维世界的物理定律,说不定如同它们的“黑洞奇点”一样匪夷所思。但是不同平行宇宙间通过黑洞的这种“交换”实现了物质与生命在长周期历史演变上的动态平衡。这种状态比宇宙大爆炸的模型,让人好受得多。

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