黑洞是被無(wú)限包圍的無(wú)限:黑洞是指體積無(wú)限小,密度無(wú)限大,時(shí)空曲率大到光都無(wú)法從其事件視界逃脫的天體。但是物理定律說(shuō)信息是不能被摧毀的,所以如果沒(méi)有東西能逃離黑洞……黑洞真的存在嗎?就像專家說(shuō)的他們確實(shí)存在(并且,我們應(yīng)該強(qiáng)調(diào),他們正以相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)贏得這場(chǎng)理論上的競(jìng)賽),我們依舊還未見到過(guò)。如果大質(zhì)量恒星坍縮時(shí)形成的巨大物體真的是別的什么東西呢?當(dāng)你開始思考這個(gè)問(wèn)題時(shí),事物的走向真的不可思議,真的非常迅速。下面是我們所知的黑洞的五種替代品。
1、蟲洞
黑洞中那個(gè)無(wú)限小的點(diǎn)被稱為奇點(diǎn),這對(duì)物理學(xué)家來(lái)說(shuō)是個(gè)麻煩事。在1925年,科學(xué)家愛(ài)因斯坦和內(nèi)森·羅森指出,你也許能避免撞到奇點(diǎn)上去,而穿過(guò)一個(gè)我們現(xiàn)在稱為“蟲洞”地方來(lái)到宇宙的另一區(qū)域。黑洞有一個(gè)事件視界:有一個(gè)圍繞著奇點(diǎn)的不返回點(diǎn),阻止信息的逃逸,造成了無(wú)法阻擋的信息破壞問(wèn)題,即黑洞信息悖論。蟲洞沒(méi)有類似的事件視界。取而代之,無(wú)論什么事物進(jìn)入蟲洞,都會(huì)從另一端出來(lái)。
甚至有可能,我們探測(cè)到的引力波并不像我們想象的那樣來(lái)自兩個(gè)黑洞的碰撞,而是來(lái)自兩個(gè)蟲洞的碰撞。本月早些時(shí)候,來(lái)自比利時(shí)和西班牙的研究人員計(jì)算出,兩個(gè)相互碰撞的旋轉(zhuǎn)蟲洞產(chǎn)生的引力波將與合并黑洞產(chǎn)生的引力波非常相似。唯一的差異是他們?cè)跁r(shí)刻所發(fā)出的回聲。引力波早是在2015年被LIGO探測(cè)到的,但在目前的配置下,該設(shè)備還不足以探測(cè)到這些回聲。但科學(xué)家認(rèn)為這是可能的,我們可能很快就能找到蟲洞的回聲。
2、模糊球
是的,模糊球。在解釋模糊球,我們不得不進(jìn)入弦理論的國(guó)度冒險(xiǎn)。弦理論將宇宙中的每一個(gè)粒子重新想象成一個(gè)以特定頻率振動(dòng)的微小的弦環(huán)——以這種方式振動(dòng),你得到一個(gè)電子,以另一種方式振動(dòng),你得到一個(gè)夸克。模糊球是弦理論對(duì)于黑洞問(wèn)題的答案:黑洞不是一個(gè)被事件視界圍繞的奇點(diǎn),整件過(guò)程是一個(gè)一個(gè)里面布滿錯(cuò)綜復(fù)雜的“弦”、表面模糊的球。更像的一顆行星,而不是洞。
那么如果你掉到其中一個(gè)里面,或者上面會(huì)發(fā)生什么呢?有些人說(shuō)你幾乎不會(huì)注意到。組成亞原子粒子的“弦”會(huì)與其他弦結(jié)合,形成具有相同特征的更長(zhǎng)的弦。換句話說(shuō),你會(huì)變成一個(gè)自己的復(fù)制品,嵌在這個(gè)模糊的球體表面。至于你會(huì)有怎樣的體驗(yàn),誰(shuí)也說(shuō)不準(zhǔn)。
3、玻色子
說(shuō)到亞原子粒子,一個(gè)替代黑洞的競(jìng)爭(zhēng)者是一顆由被稱為玻色子的力載體粒子組成的恒星.雖然組成普通恒星的物質(zhì)粒子(費(fèi)米子)必須遵循特定的規(guī)則來(lái)排列自己,但玻色子可以緊緊地?cái)D在一起,成為一個(gè)大的集體粒子,稱為玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體(這是我們?cè)诘厍蛏系膶?shí)驗(yàn)室里制造的)。如果這個(gè)神秘的東西形成了一顆恒星,它將是一個(gè)透明的、甜甜圈形狀的小團(tuán),不發(fā)光,但具有強(qiáng)大的引力。就像黑洞應(yīng)該做的那樣.“玻色子恒星可以模擬黑洞,”理論學(xué)家史蒂夫·利布林告訴《新科學(xué)家》雜志?!拔覀兛赡鼙或_了?!?/span>
我們?cè)趺粗溃烤拖裣x洞,碰撞玻色子恒星會(huì)產(chǎn)生一種足以說(shuō)明問(wèn)題的回聲,足夠靈敏的設(shè)備或許能夠探測(cè)到這種回聲。更令人興奮的是,視界望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)傳回的數(shù)據(jù),科學(xué)家們正在分析,可能會(huì)向我們展示一幅玻色子恒星的圖片。它可能看起來(lái)非常像黑洞,我們無(wú)法分辨它們之間的區(qū)別,但它的透明性質(zhì)可能意味著我們可以看到它中心的物質(zhì)。這是黑洞無(wú)法做到的。
4、重力星
玻色子恒星可能只是理論上的,但至少它們是由我們所知的物質(zhì)構(gòu)成的。重力真空凝聚星就沒(méi)這么幸運(yùn)了(藝名:重力星)。理論上,黑洞是當(dāng)一顆大質(zhì)量恒星坍縮成一個(gè)奇點(diǎn)時(shí)形成的。重力星也被認(rèn)為是由一顆坍縮的恒星形成的,只不過(guò)在坍縮的早期,恒星的常規(guī)物質(zhì)變成了“外來(lái)物質(zhì)”,使它不會(huì)完全塌陷。(順便說(shuō)一句,這和理論上用來(lái)打開蟲洞的東西是一樣的)。產(chǎn)物幾乎和黑洞一樣致密,但還不足以形成復(fù)雜的事件視界。至于探測(cè)它們,研究人員已經(jīng)在2016年分析了重力星回波的引力波。“作為一名理論物理學(xué)家,我總是對(duì)新思想持開放態(tài)度,不管它有多么奇特,”德國(guó)歌德大學(xué)教授盧西亞諾·雷佐拉當(dāng)時(shí)表示。與此同時(shí),物理學(xué)的進(jìn)步發(fā)生在理論與實(shí)驗(yàn)相沖突的時(shí)候。在這種情況下,重力星的概念似乎根本不符合觀測(cè)結(jié)果?!?/span>
5、磁層永久坍縮的物體
2006年,一組研究人員觀察了90億光年之外的類星體:一種超亮、緊湊的物體,據(jù)信是由一個(gè)貪婪的黑洞產(chǎn)生的。然而,當(dāng)研究小組探測(cè)類星體的結(jié)構(gòu)時(shí),卻發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題。環(huán)繞該物體的發(fā)光吸積盤太寬,表明它是被磁力推出去的。黑洞不應(yīng)該有磁場(chǎng),而這個(gè)顯然有。這表明這可能不是一個(gè)黑洞,而是一個(gè)叫做MECO的東西:一個(gè)磁層永遠(yuǎn)坍縮的物體。這個(gè)概念指的是,當(dāng)一個(gè)坍縮的物體變得超密超熱時(shí),它產(chǎn)生的輻射會(huì)產(chǎn)生向外的壓力,阻止它坍縮,使它成為一個(gè)熱的等離子體球,而不是一個(gè)黑洞。然而,很難知道這個(gè)團(tuán)隊(duì)的假設(shè)有多準(zhǔn)確。我們對(duì)黑洞的了解還不夠多,無(wú)法知道它們與MECOs有多大的不同,所以要找到確切的證據(jù)還有很長(zhǎng)的路要走。