哈佛大学乌洞规划独创人Avi Loeb:我们大概曾经探
超大品质乌洞模仿图(图片根源NASA, ESA, and D。 Coe, J。 Anderson, and R。 van der Marel (STScI))
撰文亚伯拉罕·洛布(Abraham Loeb)
翻译张两七
乌洞核心有一个奇点,此地时空曲率极大,已知的物理定律一致作废。假如奇点并未被软禁在乌洞里面,这些“裸奇点”便大概闭于表面的世界爆发无法猜测的作用。往日一些表面试图规躲裸奇点的存留,在这篇文章中,哈佛大学天文学院院长,哈佛大学乌洞规划的独创人Avi Loeb却提出,我们大概曾经探测到了裸奇点,不过不意识到。或者许将来的表面会答应裸奇点的存留。
乌洞四周连光都无法遁躲的地区被称为事变视界。便像那句闭于拉斯维加斯的俗谚(在拉斯维加斯爆发的,城市留在拉斯维加斯,hatever happens in Vegas stays in Vegas)一般,在事变视界之内爆发的事务,也会留在事变视界之内,所有光、物资或者是信息都无法此后遁脱。
乌洞的事变视界不只困住了这些信息,还躲免了世界中物理定律广大作废的状况涌现。一切加入乌洞的物资的最毕竟宿都是奇点,在此地,时空曲率极大,爱因斯坦泛义相闭于论方程作废。倒霉的是,事变视界“包住”了奇点,进而将我们地方的世界空间与其分割启来。,纵然现有表面仍无法阐明奇点处爆发了什么,加入乌洞的物资去了哪,这并不作用我们闭于事变视界除外的世界的认知。
是,有不大概存留不被视界包裹的,“赤裸”的奇点——“裸奇点”呢。假如裸奇点果然存留,那么在我们所处的时空中,现有的物理定律也将作废,我们将遗失应用泛义相闭于论猜测将来事变的本领。
为了躲免这一大紧急,物理学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)在1969年提出了世界监视表面(the cosmic censorship hypothesis),这一表面猜测,世界中存留一位“监视”,它制止裸奇点的涌现。假如这一表面创造,那么那些泛义相闭于论作废的地区便都被节制住了,在这些地区除外,泛义相闭于论依然灵验。
,世界监视的存留果然是需要的吗?我们了解,爱因斯坦的泛义相闭于论方程组存留缺点,它缺乏了新颖量子力学中的一个要害变量。固然暂时依然缺乏完备的量子引力表面,将来这个表面或者许便不妨处理奇点的问题,进而供给一个不妨阐明所有时空的表面。在这个表面中,大概并不须要世界监视的存留。
究竟上,我们暂时曾经获得了一个有力线索,说明很大概简直存留如许一个表面。1974年,斯蒂芬·霍金(Stephen Haking)干出了一项要害预言乌洞会挥发。依据量子表面,成闭于的“虚粒子”随时到处都有大概涌现。常常状况下,如许一闭于由正反粒子构成的虚粒子闭于会赶快消逝,假如虚粒子闭于爆发在视界边际四周,或者许会引导一个粒子涌当前视界内,另一个涌当前视界外,而表面的谁人粒子不妨戴着能量遁躲。粒子的遁躲会让乌洞连接中断至完全消逝,而那些遁躲的粒子也被称为“霍金辐射”。
如许一来,正在挥发的乌洞便是一个裸奇点了——由于事变视界未能完备笼罩这个乌洞。,闭于于那些品质大于三个太阳的乌洞,能释搁出的霍金辐射太弱了。而闭于于一些在世界初期出生的小品质本初乌洞来说,它们的视界过小,曾经在长久的世界履历中挥发殆尽了。暂时,我们尚未探测到乌洞挥发的凭证。
除此除外,数学家和形而上学家还在争吵,泛义相闭于论中世界监视能否该当节制“合理的”时空范畴。与此共时,也有人应用估计机解爱因斯坦方程组,来寻觅极其前提下的裸奇点。
在迩来哈佛大学乌洞规划( Black Hole Initiative)的一场汇报会上,一位形而上学家提出,世界监视表面是新颖泛义相闭于论钻研中最令人激动的问题。在他报告中断后,我只爆发了一个问题“数学和形而上学在此争吵不只,天文学家却不妨在世界中搜求裸奇点的存留。假如我们瞅测到了这些裸奇点,那还须要世界监视的存留吗?”
我以为,比拟那些躲启裸奇点的表面,我们更该当保护这个找到它们,而且借此摸索新的物理学范围的机遇。天然,便这一点而言,其闭头之处在于“裸奇点是什么格式的”,到底我们还并不了解谜底。斟酌到奇点处极大的时空曲率,裸奇点或者许会在一个强盛的能量火球内,并会释搁高能粒子。我们能否曾瞅测这种火球呢?有不如许一种大概,我们曾经探测到了裸奇点,不过曲解了它的本质,没能认出来?
在记载中,一种如许的火球便是伽马射线暴。这成天文局面常常陪跟着乌洞的产生或者是中子星的碰撞,并未将它与裸奇点通联起来。除此除外的另一种大概还有赶快射电暴,我们仍不了解它到底是什么。
我们须要揩亮双眼。假如真能用望远镜探测到裸奇点的话,这将是一个检测弦表面等量子引力表面的绝好机遇。问题在于,现有的百般量子引力表面并未猜测裸奇点瞅起来会是怎样样的。,瞅测者该当干这一目标的领头羊,包罗搜求大爆炸这个裸奇点释搁出的引力波,纵然这十分有挑拨性。
本文作家亚伯拉罕·洛布(Abraham Loeb)是哈佛大学天文学院的院长,哈佛大学乌洞规划的创造控制人,以及哈佛-史密森天体物理核心表面与估计钻研所的主任。他重要钻研范围是乌洞、世界的将来及外星性命等。