黑洞的中心是什麼?會是另一個宇宙嗎?

2018年的東星烏鴉


黑洞的中心按現時流行的思想,稱為奇點,奇點來自於廣義相對論引力場方程的求解結果,對這奇點的物理解讀按目前現有權威理論也難以獲得恰當的解答,只得以在此點所有物理規律已失效作為目前的終極答案。因為其一奇點在廣義相對論方程的解中無法消除(稱為內稟奇點,這體現了理論物理學家們的無奈),其二奇點中的粒子及其質量去了何處?變成了什麼?即使設想質量粒子在奇點處全轉變了能量,那問題是此處的能量的維度全部變成0了,無法用任何物理量(波長、頻率、時間等)來描述能量了,可以說連能量也不是了。由此,什麼都不是的存在的東西,那依靠什麼維持黑洞與奇點的存在呢?這是否將就導致廣義相對論的悖論出現。問題出在什麼地方呢?通過對廣義相對論與量子場論(量子力學)的深度的物理分析研究,發現了一個關鍵的因素被人類長期忽視了,這個因素也是廣義相對論與量子力學缺少自洽與聯繫的關鍵因素,即使目前最前沿的超弦理論也忽視了這因素,也是難以自洽的原因。這一關鍵因素已被發現,並形成了《負空間論》。《負空間論》能合理地解釋黑洞的成因及其奇點的物理涵義,解釋了質量的來源,推翻了希格斯機制及其粒子的存在,並預判兩高能光子相遇(相撞)決不會產生正負電子對,預判宇宙中到處存在黑洞且質量不飽和的黑洞,等等。從這個意義上說,黑洞中心會是另一個世界,一種可容納黑洞奇點中所有物質能量的負空間世界(對外表現為黑洞視界及奇點),而有別於我們存在的正空間:宇宙。


回頭一眸春常在


第一個問題的答案取決於你用誰的時鐘計時,因為根據狹義相對論,不同運動速度的觀測者的時鐘是不同的,而根據廣義相對論,不同引力場中的時鐘也是不同的。由於真實宇宙中的黑洞只能通過引力坍塌的方式形成和增長,所以我們可以有兩種時鐘,離黑洞遠遠地看黑洞形成和黑洞吞噬物質的吃瓜群眾的時鐘和隨著被黑洞吞噬的物體一起往黑洞裡面掉的勇敢者的時鐘。


著名的物理學家奧本海默和他的合作者施耐德於1939年研究了這個問題。他們得到的一個結論是,勇敢者就會和下落物質一起在他的有限的時間內到達中心,當然他是屍骨就和那些物質一起變成了密度無窮大體積無窮小的奇點的一部分了。愛因斯坦堅決不相信宇宙中會有這樣奇怪的東西,所以他認為應該存在當時未知的科學規律阻止在宇宙中形成黑洞!


奧本海默他們得到另外一個、也是那篇經典論文的最後結論是,吃瓜群眾看到的是塌縮的物質無限逼近這個“黑洞”的視界,但是永遠都不能進去,形成的只能是一個“凍結星”,也就是物質看起來都被“凍結”在黑洞的視界外面了。也就是說,物質根本就在視界的外面,當然這個天體根本就不是一個黑洞!


由於所有的觀測者都是外部觀測者(吃瓜群眾),而目前已知的唯一的辦法“形成”黑洞就是引力塌縮,那麼根據奧本海默他們的論文我們只能得到結論,真實的宇宙中沒有黑洞,也就是不存在黑洞!這就是歷史上著名的“凍結星”疑難,儘管絕大多數黑洞和廣義相對論學者現在都千方百計地迴避這個問題,但是並沒有解決這個問題。


好在我和我的學生劉元在2009年解決了這個問題(論文鏈接在:http://adsabs.harvard.edu/abs/2009PhLB..679...88L)。我們發現,奧本海默他們1939年的文章(以及隨後的所有廣義相對論專著和教科書)都做了一個近似,就是忽略了下落物質本身的質量的影響(也就是把下落物質當成檢驗粒子,它能夠感受引力,但是不會產生引力)。當我們考慮了下落物質的質量後,我們發現,由於下落物質的引力的影響,“黑洞”的視界必須膨脹,即使對於吃瓜群眾,物質也能夠順利落入黑洞,不會被凍結在視界的外面,於是就形成了黑洞。


我們進一步的計算表明,如果用吃瓜群眾的時鐘計時,那麼落入黑洞視界的物質最後會停在黑洞裡面某個位置,永遠也不可能到達中心的“奇點”位置。因此黑洞的中心啥也沒用,空空如也!


至於到達中心的勇敢者是否去了另外一個宇宙,目前沒有可靠的科學理論可以給出答案。但是有一點是肯定的,他肯定會到另外一個世界,只不過在吃瓜群眾的有限時間內這永遠都不會發生。所以對於黑洞外面的吃瓜群眾來講,他在黑洞裡面安然無恙,根本到不了奇點!


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張雙南


黑洞的中心承受著黑洞中最大的壓力,是黑洞密度最大的地方。這裡是極其堅韌的黑洞物質,承受著宇宙最大的壓力而不變質。

當黑洞體積過大時,黑洞本身將承受不住壓力,基礎量子停止振動,引力消失,造成黑洞大噴發。噴發過程中產生引力並形成各種微粒。


民科尖兵


有一種蟲洞是愛因斯坦羅森橋,連接黑洞和白洞,白洞和黑洞不是一個時空維度,也就是另一個宇宙,所以我們觀測不到白洞,聽起來很合理,但是白洞研究目前都是處於一臉懵懂狀態,有沒有都是瞎猜。所以這個問題毫無意義,因為沒有任何觀測依據可以用來討論。


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