黑洞很奇怪:密度极高的物体被塞进如此狭小的空间,导致时空扭曲,物理定律分解为奇点。
幸运的是,宇宙通过将黑洞包裹起来来保护我们免受这种奇怪的影响。事件视界。 但现在,物理学家表示,他们已经找到了一种方法,我们可以检测到更极端的东西——裸奇点- 并且很可能在此过程中扭曲物理定律。
“裸奇点,如果存在的话,将是现实结构中的一个突然的洞——它不仅会扭曲时空,而且无论它走到哪里,都会对物理定律造成严重破坏,并导致灾难性的后果。失去可预测性”Avaneesh Pandey 为 IB Times 解释道。
如果这听起来有点也面对,别担心,这整个研究纯粹是理论上的,并且取决于一个非常大的假设 - 裸奇点实际上存在于我们的宇宙中,科学家从未证实过。
但根据爱因斯坦的广义相对论至少,我们迄今为止最好的计算机模型,裸奇点是可能的。
那么,它们是什么? 当巨大的恒星在生命结束时坍塌成如此小而密集的区域时,就会形成奇点,而我们所知的物理学无法解释那里可能发生的事情。
有两个一般的物理定律支配着我们对现实的理解:量子力学,它解释了所有的小东西,例如亚原子粒子的行为; 和广义相对论,它描述了我们可以看到的东西,例如恒星和星系。
当应用于奇点时,这两种思想流派都预测了不同且不相容的结果。
我们从来没有真正遇到过这个难题,因为我们所知道的所有奇点都在黑洞内部,被包裹在甚至光都无法逃脱的事件视界中 -或者在我们的宇宙诞生时,被辐射笼罩,我们看不到过去。 眼不见心不烦,对吗?
但裸奇点是理论上的奇点,由于某种原因暴露于宇宙的其他部分。
您可以在下面看到一个插图黑洞左侧被其事件视界(虚线)包裹,右侧被裸奇点包裹。 箭头表示光,它能够逃离裸奇点,但不能逃离黑洞。
苏迪普·巴塔查亚 / 潘卡吉·乔希
假设它们确实存在,那么最大的问题是我们如何能够区分裸奇点和常规黑洞,这就是这项新研究的切入点。
印度塔塔基础研究所的研究人员基于以下事实提出了一个两步走的计划:据我们所知,奇点是旋转物体,就像黑洞一样。
根据爱因斯坦的广义相对论,任何旋转物体附近的时空结构都会因这种旋转而“扭曲”。 这种效应会引起陀螺仪旋转,并使粒子围绕旋转物体运行'进动',或者改变它们的旋转轴。
您可以观看下面陀螺仪的催眠进动来了解我们的意思 - 它的轴不再是直的:
基于此,研究人员表示,我们可以通过测量陀螺仪在靠近物体的两个固定点处的进动速率(进动频率)来了解旋转物体的性质。
根据到新论文,有两种可能:
- 陀螺仪的进动频率在两点之间变化很大,这表明所讨论的旋转物体是一个规则的黑洞。
- 进动频率以规则、良好的方式变化,表明存在裸奇点。
显然,让陀螺仪足够靠近黑洞来进行这些实验并不容易。
但这没关系,因为该团队还提出了一种在地球上观察相同效应的方法——使用 X 射线波长测量落入黑洞或裸奇点的物质的进动频率。
“这是因为当物质接近旋转黑洞时,轨道平面进动频率会增加,但对于旋转裸奇点来说,该频率可能会降低甚至为零,”该团队的新闻稿解释道。
再次,我们必须明确表示,目前所有这些都只是猜测——我们从未发现任何候选的裸奇点,而且我们才刚刚开始真正了解常规黑洞。
还值得注意的是上星期,另一组研究人员认为,即使存在裸奇点,奇怪的量子效应也能让我们隐藏它们。
因此,对于我们是否有机会研究裸奇点,目前还没有达成共识。
现在这并不是一件可怕的事情,因为我们真的准备好观察宇宙边缘发生的事情了吗?
也许,在我们的有生之年,我们就会找到答案。