普朗克星
黑洞內會發生什麼？ 這個問題長期困擾著天文學家。他們提出了許多理論，也存在許多問題。黑洞的引力是如此之強，以至於沒有任何東西可以逃脫，即使是光線也如此。這導致了“信息悖論”的問題，即，在黑洞當中，信息可能永遠消失，這並不符合我們的物理定律。
但在幾年前，科學家提出了一個非常規的新理論：黑洞不是我們所想的那樣，而是包含一個被稱為“普朗克星”的物體，崩潰的恆星會隨著時間慢速反彈 ，從視野中浮現。
弗朗西斯卡·維多託
2014年，法國馬賽大學的天文學家卡洛·羅維利與荷蘭奈梅亨大學的弗朗西斯卡·維多託在論文中提出了普朗克恆星的想法，兩位天文學家認為，這就是黑洞的核心。
在黑洞內部，普朗克星是相對微小的物體，它負責將所有掉入黑洞中的物質信息存儲起來。隨著黑洞的蒸發和其引力邊界（即事件視界）的縮小，它將最終與這顆普朗克星相遇，並在劇烈事件中爆炸，然後使信息逃逸到太空中，從而解決了信息悖論。
普朗克星的形成與黑洞的形成幾乎相同。當一顆巨型恆星在其壽命盡頭耗盡燃料時，就會形成黑洞。 由於沒有向外的壓力來抵消引力作用在這顆恆星上，它將坍縮成一個奇點併產生一個黑洞。然而，羅維利和維多託認為，這可能還不是故事的結束。他們認為，黑洞是大質量恆星的爆炸過程，就像超新星爆炸的一樣，這種爆炸伴隨著其事件視界在很長的範圍內逐漸縮小。
維多託說：“從某種意義上說，黑洞的形成就是在創造視界的過程。但在黑洞內部，崩潰仍在繼續發生，並且在某個時刻，黑洞將擁有新的量子起源力來平衡收縮。因此，與其讓收縮永遠持續併產生奇點，不如讓這些新的力量觸發一個可能成為擴張的新階段。在某個點對應於最大收縮的物體就是我們所說的普朗克星。”
普朗克星理論認為，在黑洞中不存在奇點，而有一個普朗克星，塌陷的物體可能不會被壓碎到奇點，而是當體積達到特定的質能密度時會達到亞穩平衡點。想象一下，如果將14個太陽的質量壓縮到一個原子核大小的空間中，將需要什麼力進一步壓縮它？兩位科學家認為，由於引力的極端向內力被來自量子真空能量密度的強大排斥力所平衡，因此實現了這種平衡。量子引力現象在比普朗克數大得多的尺寸上變得有意義，這是因為，儘管引力塌陷物質的體積比普朗克直徑大得多，但一立方厘米空間的普朗克密度的能量卻非常大。由於量子引力是能量密度的直接結果，因此量子引力排斥力將以相對較大的大小發生，以平衡引力坍塌的內向擠壓力。預計該量子壓力將以大約亞原子尺度的大小發生，經過計算，一個逐漸坍塌的黑洞在某個臨界點會停止並反彈回去。
最終，這個事件視界到達了黑洞的中心，在那兒，原始恆星的殘骸被壓成一個很小的點，其大小小於一米的萬億分之一的萬億分之一，即普朗克長度，這是物理上最小的可能長度。 一旦事件視界達到這一點，墜入的事件視界就會再次反彈，恆星將其物質釋放到太空中。 這個事件本來應該很快，但是它的強烈引力導致了所謂的時間膨脹，從我們的角度來看，一切進展都比實際要慢。 因此，當我們觀察一個普朗克恆星時，我們看到的是一個巨大的恆星基本上以慢動作塌陷和反彈的過程。從我們的角度來看，整個過程需要數十億年的時間，具體取決於黑洞的大小。
2014年上映的科幻電影《星際》中有這樣一個情節，主角們參觀了繞黑洞運轉的行星，由於巨大的引力，那裡的時間流逝更加緩慢。基本上，這是由於引力紅移引起的時間膨脹，這是廣義相對論預測的一種現象。如果您正在坍縮的恆星上，會發現普朗克星的反彈非常快。 但是從外面看，引力時間膨脹很大。
普朗克星是完全不尋常且不穩定的物體，被濃縮成一個原子大小。普朗克恆星理論基於這樣的思想：黑洞在其核心處具有事件視界並且具有接近無限質量和密度的點（奇點）。信息悖論假定，我們不可能瞭解任何奇點的情況，因為其強大的力量，任何東西都無法逃脫這個奇點。但是，如果黑洞實際上是在崩潰和反彈過程中的普朗克恆星，則可以解決這個矛盾。
普朗克星的出現相當於為宇宙終結提出的一種“大緊縮”理論。 現在已知我們的宇宙正在加速擴張，但是科學家曾經認為擴張可能會開始放緩，最終導致宇宙崩潰。普朗克星導致被稱為“大彈跳”的大爆炸發生，而宇宙中的所有物質都將被壓縮為奇點，一旦宇宙達到所謂的普朗克長度，它將在新的大爆炸中再次反彈，重新啟動宇宙。
當前物理學中面臨的一個突出的問題是，我們的擁有兩個主要理論，量子力學和引力學，兩者無法調和。前者以很小的規模來解釋事物，而後者則以很大的規模來解釋事物，但是很難使它們相互配合。 一種解決方案是“迴圈量子引力論”，即時空實際上由許多較小的部分或環組成。這一理論表明，宇宙是無限的，並且一直存在，利用與普朗克星相同的方式在眾多的大反彈中反彈。
反彈理論起源於在量子引力框架內解決問題的想法。我們擁有的宇宙不是從一個單一的角度出發的，而是一個先前的宇宙正在崩潰。然後達到普朗克密度，然後彈回我們的宇宙。
維多託認為，迴圈量子引力理論也可能有助於計算普朗克星的壽命。她說：“存在一個開放性問題，即，這些物體的壽命是多長？普朗克星的壽命有多長？ 為了回答這一問題，我們需要一個量子引力理論來進行計算。”
雖然現在宇宙大爆炸理論已被宇宙的熱死理論（宇宙將繼續以加速的速度膨脹，直到原子自身破裂為止）所取代，但它確實很適合普朗克星理論。
卡洛·羅維利
黑洞的普朗克星理論想法與“白洞”相似。白洞本質上與黑洞相反，它是所有東西都逃脫而不是被困住的地方。這種擴張階段就像爆炸一樣，意味著如果黑洞已經發展到其生命的這個階段，那麼就有可能看到這樣的擴張，反彈，和逃脫事件。 維多託說：“這是可以觀察到的，這為調查黑洞開闢了新的可能性。我們預計黑洞大爆炸不會是黑洞的終結，我們希望它會有一個新的殘留階段，就像黑洞的灰塵。”
英國已故的理論物理學家斯蒂芬·霍金提出了黑洞可能以某種方式蒸發的想法，他說黑洞可能能夠以霍金輻射的形式洩漏信息，為信息悖論提供了潛在的解決方案。霍金的理論主張，黑洞將逐漸蒸發，洩漏出越來越多的霍金輻射，直到其完全消失。 但是，普朗克星理論對此進行了更進一步的研究，表明逸出的不僅是霍金輻射，還包括普朗克星反彈階段結束後的所有東西。
普朗克星理論的問題在於，這一過程預計將花費數十億年，因此很難進行測試。從理論上講，它非常好。但在實際情況下很難證明它。唯一的機會是其中一些物體已經蒸發很長時間了，它們是在宇宙開始時形成的小塊，現在它們處於蒸發的最後階段，它們可能導致您在天空中看到的一些爆炸。此類事件將以伽馬射線暴的形式出現， 其中一些被認為是兩個物體合併在一起時產生的，例如中子星和黑洞。當超巨星變成超新星時，它們也可能產生伽馬射線暴。 但是，如果黑洞中確實包含有普朗克星，則某些伽馬射線爆發可能是早期宇宙爆炸產生的原始黑洞的結果。
支持普朗克星理論的科學家認為，反彈將持續數十億年，所以現在您可以看到普朗克恆星爆炸其實形成於早期宇宙中，就像超新星一樣，我們現在可以從這些爆炸中看到相關信號。
普朗克星的概念仍然存在爭議。首先，很難證明它們的存在。尋找早期宇宙線索以發現原始黑洞是困難的任務。儘管理論上解釋得通，但要找到它們卻困難得多。宇宙大反彈的理論似乎也與我們對宇宙的許多觀察背道而馳，我們目前的觀測證明，宇宙在飛速膨脹。
維多託希望普朗克星確實存在，科學家們正在繼續努力研究這種理論，並進行觀測黑洞以尋找它們。她說，研究人員正在開發新的迴圈量子引力論工具，這些工具可用於預測普朗克星的某些性質。
她說：“普朗克星理論彙集了一些舊的想法，但是以一種全新的方式開闢了新的研究方向，這是我相當確信的東西。”
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關鍵字: 科幻電影 2019未來科學大獎 物理
