黑洞的另一面有什麼?會不會有另一個宇宙?

舌尖上的鄉村美食


搞不懂黑洞是什麼形狀的,是球狀的四面都是洞?還是在我們觀察的一面是個洞側面正常?估計科學家也說不明白。


無執5


黑洞是什麼?

通常我們所說的黑洞指的是恆星類黑洞,指的是大質量恆星在死亡過程中向內坍縮形成的一種天體,叫做黑洞,密度引力巨大,連光都無法逃脫。

這說明黑洞雖然很詭異,但本質上也是一種天體,宇宙中的一種天體。所以理論上分析,黑洞的另一面應該還是宇宙,因為黑洞如同恆星一樣,都是宇宙的一部分,它的另一面當然也是宇宙。

不過,也正是因為黑洞非常詭異,有人對黑洞進行了各種猜測。比如說,由於黑洞引力巨大,能夠無限拉伸周圍時空結構,甚至能完全撕裂時空,而黑洞-蟲洞-白洞的結構概念就應運而生:黑洞吞噬物體經過蟲洞後通過白洞“吐”出來,到達另一個宇宙。

所以就有人認為黑洞另一面連接著另一個宇宙(或者另一個時空結構),甚至也有其他觀點認為黑洞通常高維度空間,比如科幻電影《星際穿越》裡就有這樣的情節描述。不同黑洞連接另一個宇宙這樣的觀點本身並不屬於科學範疇,只是一種想象猜測的科幻概念。

黑洞並不是一個“洞”,它也是天體的一類,所以也是近似球形的,這點與其他天體並沒有區別。

科學家對黑洞的研究探索並不多,目前更多的還停留在理論上,理論上即使人類發現了黑洞的存在也很難直接探索,因為任何物體一旦進入黑洞事件視界,無法向外界傳遞任何信息!


宇宙探索


黑洞的另一面有什麼?會不會有另一個宇宙?

黑洞從廣義相對論中的預言走到2019年4月10日的首次對黑洞成像,差不多經歷了一百多年的時間,但我們認識黑洞卻不是從4月10日後才開始的,人類已經通過理論模型到一步步的觀測驗證,對黑洞已經建立起了大量的認知,但即使我們已經拍下照片,但對視界以內的狀況仍然一無所知!

人類對黑洞的認知歷史

黑洞是大神史瓦希在第一次世界大戰戰場上通過求解愛因斯坦廣義相對論引力場方程,取得的一個特殊解,大概意思就是當天體質量不變,尺寸縮小到史瓦希半徑以下時,它將不可避免的坍縮為黑洞。而史瓦希就是求得了這個半徑。

  • 太陽的史瓦希半徑大約是2.9千米
  • 地球的史瓦希半徑是9毫米

當然在當前的狀態下,無論是太陽還是地球都不夠格,因為能將自身壓縮至史瓦希半徑的,質量至少要超過太陽的3.2倍以上,因此這個只是一個理論計算值,但從史瓦希推導出黑洞這個概念以來,到人類第一次發現疑似黑洞的天鵝座X-1的二十世紀六十年代,大約相隔了四十幾年!

天文學家就是非常擅長這種在理論推導下的模型來展開一系列的驗證工作,從黑洞理論推測出了諸多特性:

  • 黑洞連光都無法逃逸

史瓦希推導史瓦希半徑時,所用的參數就是天體表面光速環繞和引力平衡時推導出來的半徑,假如天體到達這個半徑,那麼它無論如何的熱運動都無法對抗天體的坍縮,因熱運動(普朗克溫度)的極限就是光速,因此在史瓦希半徑內,沒有任何信息可以被傳遞出來。

  • 黑洞坍縮後不會保留任何物質信息

其實天體突破到中子星時已經不包含原始恆星信息了,但中子星有上限,也有下限,我們仍然可以根據它僅有的信息做一個推測,但黑洞甚至連基本粒子都不在保持,我們無法推測出這個黑洞以前是個什麼天體,或者是原初黑洞,無法判斷。

  • 黑洞可以保留電荷和角動量

電荷不會消失,假如形成黑洞之前有電荷的話,它同樣會被保留,而角動量守恆也同樣能被保留下來,黑洞是自轉的,它的自轉方向和吸積盤公轉方向沒有關係。

以上參數都是無法被直接觀測的,但天文學家根據黑洞的這些特性推測另外能夠被觀測幾個理論特性:

  • 強大的引力下黑洞會存在吸積盤
  • 黑洞的自轉可以通過吸積盤發光紅移判斷

吸積盤會發出從低頻射電到X射線的全波段輻射,而X射線成了我們判斷天鵝座X-1黑洞和銀心黑洞Sgr A*黑洞的重要依據,射電波段則成了M87*黑洞的成像工具,半個地球的毫米波射電望遠鏡從2017年4月份開始用了將近十多天的有效觀測時間,取得了大量的數據,經過兩年的處理,終於在19年4月10日公佈了M87*黑洞的影像,從下亮上暗的特性判斷出了黑洞自轉的形成的藍移和紅移。

天文學家從理論推斷中的黑洞模型和現實成像中觀測到的黑洞是相互吻合的。至此黑洞已經完美印證了廣義相對論的推斷,當然它不是第一個,最早是水星進動驗證,而後是日食光線彎曲驗證,但黑洞成像技術實在要求太高,100多年後才目睹黑洞真容!

黑洞的時空特性,它會連接另一個宇宙嗎?

廣相大到可以計算整個宇宙的形狀(弗裡德曼在1922年就假設宇宙物質均勻分佈計算過宇宙的形狀),小到可以形容黑洞內部的世界!但廣義相對論有一個致命的弱點!

廣相在到達奇點時失效

是不是很矛盾?廣義相對論計預言了黑洞,並且史瓦希計算出了史瓦希半徑,但廣相卻在奇點時失效了!其實這可以理解,奇點的密度和時空曲率都無窮大,而廣相的所有參數中都不存在無窮大這個物理量,因此這我們也是可以理解的,不過真正的問題並在至此

  • 廣義相對論研究引力比較大,尺度比較大的物體的
  • 量子力學是研究尺度比較小,引力也比較小的物體的

但兩者在奇點處相遇了,廣相認為這個奇點密度無限大,但尺寸無限小,而且位置是確定的,量子力學認為尺寸無限小,它就適合海森堡不確定性原理,它的位置是不可確定!很抱歉,它們誰更正確一點我們暫時還不知道!

  • 這個廣相和量子力學打架的奇點,真的通向另一個宇宙?

我們前文說明了,過了黑洞的視界以後,理論上不可能有任何信息被傳遞出來,而事實上在M87*黑洞視界半徑的2.5倍處時我們的觀測手段已經無法獲知任何信息,那麼黑洞內的世界我們是無法被真正觀測到的!

這是一個理論物理學家的問題,我們知道引力的本質是質量對於時空的彎曲,就如惠勒說的,廣相的本質就是質量告訴時空該如何彎曲,時空告訴質量該如何運動!因此質量在彎曲時空內的運動走的都是測地線,無論是環繞走還是一頭撞入質心,它只是在走它該走的測地線!

但跨過黑洞的視界後空間已經被無窮扭曲,時間也已經停滯,這樣一個區域,誰能穿越過去,只會永遠停留在這個位置,現代理論不支持穿越一個時間停滯的區域,無論你速度有多高,穿越空間總是需要時間,當時間停滯時,再高的速度又有何意義?

也有朋友會認為穿過視界的物質會超過光速,因為視界處連光速都無法逃逸,那麼在引力作用下會超過光速,但事實上遇到的問題就是時間停滯,在外界我們根本不能判斷越過視界的物質到了視界內部的什麼位置,因為我們三維時空的一切座標系都無法來形容它,你知道它到哪裡了?

其實連理論物理學家也不知道這個奇點會如何,但至少他們不會拍腦袋得出奇點將會通向另一個宇宙,畢竟說大話可能不要成本,但可能會被閃了舌頭!


星辰大海路上的種花家


對於黑洞,人類對它知之甚少。1916年,一位偉大的物理學家提出了廣義相對論,他就是愛因斯坦,在他的廣義相對論中,可以簡潔地用一句話來描述愛因斯坦的時空觀,質量決定時空如何彎曲,時空彎曲決定物質如何運動。愛因斯坦他自己對於他的這一理論抱有很大的信心,他曾經說,別人都認為空間與時間是相互獨立的,而我認為時間與空間是一起的,如果我不提出來廣義相對論,可能今後五十年內都不會有人提出來。

愛因斯坦(右)與詩人泰戈爾的合影

愛因斯坦在1916年正式發表了廣義相對論,並在論文中給出了引力場方程,同一年,正在歐洲一戰戰場上服役的德國物理學家史瓦西,他就給出了愛因斯坦引力場方程的首個方程解,這個解表示的意思就是1969年物理學家惠勒所定名的黑洞。

這個解反映了什麼呢?

如果大量的物質聚集於空間中的某一點,這個點的周圍會存在一個“界面”,若是有物質包括光線掉進這個“界面”裡,就無法出來。這個界面,科學家稱其為“視界”。物質一旦進入,就會頭也不回地向著“奇點”聚集,物質將全部坍縮至中心奇點。

在宇宙中,當一顆大質量恆星發生超新星爆發之後,由於整顆星體的物質抵抗不了引力坍縮,而會一直坍縮下去,全部坍縮至臨界半徑時,就再也無法剋制住了,將繼續全部的坍縮至奇點,形成黑洞,並在它周圍形成一個視界,任何物質落入視界,也將被吸入奇點中。

有人問,那麼多的物質全部聚集在一個體積無限小的奇點中,這實在是讓人無法相信,物質會不會通過了奇點之後,抵達了另外一個宇宙呢?

我們知道在廣義相對論中,物質的質量會決定時空如何彎曲,打個比方,用一個彈簧墊子來描述時空,如果放一個鐵球上去,鐵球會凹陷下去,在鐵球的周圍會出現一個凹坑,且鐵球越重,凹坑越深,任何物質在凹坑的邊緣處都會掉入凹坑中,這也是引力的相對論描述,它並不是吸引力。黑洞在時空中的表現是怎樣的呢?像圖中這樣,它似乎要把時空床墊壓穿了。

但無論黑洞怎麼樣,它還都是本宇宙中的一員,它所吸收的物質並沒有吐在另外的宇宙中。1964年,物理學家諾維科夫提出了“白洞”這個概念,他認為黑洞吞進去的物質可以由白洞吐出來。霍金對於此提出了自己的看法,也就是我們常說的霍金輻射理論,霍金認為,黑洞也會輻射,並不是只進不出,只要有足夠的時間,黑洞也會蒸發完畢,質量越小的黑洞越“熱”蒸發得越快,質量越大的黑洞蒸發得越慢,白洞其實就是黑洞本身。

黑洞是一個非常有趣的科學問題,因為關於它有很多的科學猜想,這些猜想都還未得到關於它的觀測證據來證實它,不過,依據現在已有的看法來看,黑洞確實存在,它產生於我們的宇宙中,也將消逝於我們的宇宙中,與其它的宇宙好像並沒有什麼關聯。至於存不存在其它宇宙,這都還是一個大問題呢。


科學船塢


這個迷早晚有一天,人類會破解,未來會有那麼一天,人類會穿越黑洞。反正我們是看不到了。

我個人認為有一種觀點比較符合邏輯,總有人問宇宙的邊緣是什麼,按道理來說任何空間物質都是具象的,都應該有邊界,那宇宙也應該有個盡頭,那問題來了,宇宙是否有邊界,這種觀點認為宇宙是沒有邊界的,由於宇宙的形狀大體是個球形,所以如同地球一樣,是沒有邊界的,既然如此,那這個球形就應該有高度,所以這個宇宙高度的外面,則是另外一個宇宙,世上存在著數不清的平行宇宙,每個宇宙周圍都是宇宙,連接這些宇宙的通道就是黑洞。

所以我認為,黑洞就是穿越哥哥平行宇宙的通道,也許另外一個宇宙有我們的過去,有我們的未來。


曹老師xixi


這個問題說複雜也不復雜,說不復雜也很複雜,宇宙之所以存在,原因就在於宇宙能量的循環往復,宇宙才會有今日的勃勃生機!宇宙間有無窮無盡發光發熱的恆星,它們每時每刻都在向外界發出巨的能量,它們的能量來源於何處?真是人們所認為的輕核反應嗎?其實背後的真相併不這麼簡單,說得難聽一點,就太陽的發光原理,人類都還未真正搞清楚,當然了,作為大眾老百姓來說,接受的科普學說是,太陽發光發熱是太陽內部進行的輕核反應所致,這種觀點極端錯誤,因此才有美國近期對太陽派出探測器之說,其目的就是要搞清楚太陽發光發熱的秘密!一句話,太陽發光發熱的能量來源於宇宙間黑洞能量的奇點轉移!宇宙間其他的恆星也是如此。


夜郎草芥


黑洞不是質量大的星球。

而是,一個拐角!三維空間的物質進入拐角我們就看不見了。誤認為是個洞!


金魚偉


聰明的你提出了一個難解的問題,也許你這個問題在一百年後會有人破解,黑洞今天才通過世界級科學家,用地球半經大的放大望遠鏡才觀察到。黑洞這一難題也是在一百年前科學家提出來的,至於背面是不是光照射區域還不肯定,你這個問題有待人類多少年後才能明確,你要堅持一至等待有明確答覆。


老李274430123


把這些,拿望遠鏡看黑洞的科學家,扔進去看看,不就知道了。😱😜😘😛


老子為什麼走地球之子


黑洞是通向宇宙深處的通道!是貫穿整個宇宙的中心!是宇宙中的星球大調動必經之路。


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