奇點黑洞

奇點黑洞

每一個黑洞的中心都有一個奇點:在那裡,密度無窮大、引力無窮大,所有已知的物理規律統統崩潰,科學完全不起作用。物理學家一直認為——或者說希望奇點永遠被囚禁在黑洞內部,這樣就不會對外面的世界產生不可預測的影響。然而,他們或許都錯了:大質量恆星的引力坍縮或許最終不會形成黑洞,而是產生一個直接暴露在外面的裸奇點。

奇點黑洞是由當星體的質量太大時,其內部就會發生坍縮變成一個物理黑洞,最終物理黑洞越來越大吞沒了星系形成的。

星繫結構

星系的中心都有一個暗能量黑洞,它的尺度不到星系的0.1%,我們稱這個區域為A區。A區的半徑用R0來表示。星系中某點到星系中心的距離用R來表示。

奇點黑洞 科學家想像圖

A區之後是一個暗能量漸變區,稱之為B區。在B區中,暗能量的分布隨著距離R的增大而逐漸減小,恆星繞星系中心的速度也會逐漸減小,因為恆星的運動是由暗能量來推動的。根據銀河系的結構,B區的尺度約占星系的30%。

B區之後是一個暗能量均勻分布區,稱之為C區。在C區中,由於暗能量分布均勻,所以,恆星繞星系中心運動的速度基本相同。根據銀河系的結構,C區的尺度約占星系的70%。很顯然,B區中恆星的速度比C區中恆星的速度大很多。

多維宇宙時空中,內外相通的-奇點黑洞圖多維宇宙時空中,內外相通的-奇點黑洞圖一

在暗能量的衰退過程中,星系鏇渦場發生收縮,B區和C區同時收縮,但A區基本上不變。在B區收縮過程中,靠近A區邊緣的恆星將逐個地被巨大的負壓吸入內部。A區內的負壓非常大,所以,進入A區內的恆星都會被撕碎,它們化成飛灰之後跟隨A區一齊鏇轉。高速度鏇轉的恆星灰燼會消耗A區的暗能量,它必然會導致A區的鏇轉速度變慢。A區吸入的恆星越多,它的鏇轉速度就會越慢。當進入A區內的恆星質量足夠大時,A區內暗能量的鏇轉將產生超負荷,它再也無法承擔起A區內物質的高速度鏇轉。結果,A區內的物質就會靠近和積聚在它的鏇渦中心,以便減少暗能量的鏇轉負荷。鏇渦中心處積聚的物質越來越多,最後形成一個巨大的星體,暗能量黑洞從此消失。暗能量不斷地衰退,星系中心處的星體質量越來越大。在這個過程中,星體是不會發生爆炸的。有關恆星爆炸的原因請參看“中子星的形成”。當星體的質量太大時,它內部就會發生坍縮。首先坍縮為白矮星,再次坍縮為中子星。隨著質量的不斷增大,它的內部會進一步坍縮,變成一個物理黑洞。暗能量繼續衰退,星系繼續收縮,物理黑洞的質量越來越大。物理黑洞的質量越大,它的引力就越大,星系收縮的速度也越快。最後,那巨大的星系將完全被這個物理黑洞吞沒,變成一個奇點黑洞。

所以,暗能量黑洞轉變為奇點黑洞的過程就星系的死亡過程。相反,奇點黑洞轉變為暗能量黑洞的過程就是星系的誕生過程。

奇點黑洞圖二奇點黑洞圖二

星系的死亡、誕生

暗能量黑洞轉變為奇點黑洞的過程就星系的死亡過程。相反,奇點黑洞轉變為暗能量黑洞的過程就是星系的誕生過程。

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根據劍橋大學高能物理學教授、物理學家安迪·帕克(AndyParker)介紹:“我們似乎一直沒有觀察到夸克內部的情況,是否已經達到宇宙物質最基本的內層結構了呢?即便夸克和電子是不可分割的,那么科學家們也不知道它們已經是宇宙中最小的物質單位,或者宇宙中還存在更加精細的結構未被發現。”
在實驗中,科學家們觀察到諸如夸克和電子這樣極小的粒子看起來似乎沒有看見分布,就像一個質點物質,但點狀物質具有更加複雜的物理定律,因為無限靠近一個類似亞原子粒子的點時,受力情況就會變得無窮大,而科學家則討厭這樣的無窮大。現在,一個被稱為超弦的理論可以解決這個問題,超弦理論認為亞原子粒子是處於振動狀態的多維時空循環,這樣便解決了無窮大的問題,使得該理論被物理學家認為是個有吸引力的想法,但目前沒有實驗證據顯示該理論是正確的。
另一個種解決點狀粒子物理問題的方式可認為時空並不是連續和光滑的,實際上目前科學家認為時空是由一個個類似照片像素狀的起伏構成的,有時也可稱其為“時空泡沫”。在這種情況下,兩個粒子明顯不可能無限接近,因為它們之間總是要隔著一個最小單位的時空泡沫。
那么宇宙中何種物質是最小的結構單位呢?科學家認為黑洞中心的奇點或是一個有力的競爭者。當物質都坍縮在一個足夠小的時空中時,黑洞便形成了,並由其引力開始統治這個時空區域。根據當前的物理學定律,最終在引力的作用下,這個奇點將會變的一個密度無窮大的點。但是大多數宇宙學家並不認為黑洞是真正具有高密度屬性的天體,而是廣義相對論和量子力學在黑洞問題上產生了衝突,因此通過量子引力論才能揭示黑洞的真實本質。
物理學家安迪·帕克猜想黑洞中央的奇點比夸克小得多,但他並不相信奇點擁有無窮大的密度,奇點可能遠比我們目前所知的最小亞原子粒子單位小,如果奇點真實存在的話,或與超弦理論中的最小單位概念基本相當。超弦理論、奇點甚至連宇宙的時空泡沫被認為差不多與普朗克尺度相當,一個普朗克長度為1.6×10的負35次方(米),是一個令人無法理解的微小尺度,但其卻影響著物理學的方方面面。
普朗克尺度由於太小而無法用已知的工具進行測量,但除此之外,其也被認為是代表了理論上最小的測量。根據海森堡的不確定性原理,沒有工具能對如此小尺度進行測量,因為在這個尺度上,宇宙是機率的和不確定的。該尺度也被認為是廣義相對論和量子力學之間的分界線。在該尺度上,引力場將變得異常強烈,使得黑洞失去了能量場。物理學家安迪·帕克認為在普朗克尺度上由量子引力統治著,或許宇宙中所有最小物質都處於普朗克尺度上。

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