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第5章 黑洞,時間的終點

  • 未來雜談
  • 完顏康0
  • 1753字
  • 2025-02-06 20:40:49

如果說大爆炸是時間和空間的起點,那么黑洞便是時間和空間的終點。宇宙在此形成了精妙絕倫的閉環。目前,我們對黑洞的認知,例如霍金輻射以及黑洞中心奇點的存在性,或許都尚待商榷。

黑洞,這一宇宙中的神秘莫測的天體,讓無數科學家心馳神往。其密度驚人,連光也無法掙脫其束縛,是恒星或其他天體在特定條件下塌縮的產物。由于無法直接觀測,科學家們只能通過間接效應來推斷其存在。通常認為,黑洞的邊界存在一個視界面,而其中心則是由一個質量極大、體積極小的奇點構成。

1971年,著名物理學家史蒂芬·霍金提出黑洞面積定理,這一理論指出,黑洞視界面積只能增大永遠不會減少。三年后,霍金又提出了一項重要理論,霍金輻射,它描述了黑洞如何通過量子效應緩慢的釋放能量并最終可能完全蒸發的過程。根據霍金的理論,在黑洞的視界面會隨機發生量子漲落,憑空生出一個粒子和虛粒子,然后快速的互相湮滅,但如果其中一個虛粒子掉入黑洞,而實粒子逃到遠處時黑洞的質量就會因此減小,這種現象就使得黑洞好像在發射粒子,這就是所謂的霍金輻射。

但我要說的是,霍金輻射或許并不存在,就像電影星際穿越里的情節那樣,由于強大引力會導致黑洞附近產生明顯的時間膨脹效應,當到達黑洞的視界面時,時間將會靜止。因為黑洞視界面不經歷時間流逝,自然也不會有量子的漲和落。因此霍金輻射或許并不存在。

正因如此,我們也可以大膽猜測。在黑洞內部或許并沒有這么一個密度無窮大,體積無窮小,連相對論和量子力學都束手無策的奇點。因為當物質到達黑洞視界面的時候,時間便靜止了,物質會被永遠冰凍在視界面上,并不會繼續向內掉落,因為掉落是一個過程,需要時間的參與,而黑洞是時間的終點,不再有時間流逝。

當一個人掉入黑洞會發生什么呢,相信很多人對這個問題很感興趣,網上也有很多有意思的解答。這個問題要從兩個視角解答,一個是觀察者視角,一個是跌入者視角。先說觀察者視角,當你看到你的朋友跌入黑洞時,你會看到他的動作會越來越慢,他的樣子會變得越來越紅,越來越暗,因為光波被引力拉長了,而且由于黑洞強大的潮汐力,導致他會像面條一樣被拉長,最終他會永遠凍結在黑洞的視界面上。因為他的時間從此處靜止了。

如果我們從跌入者視角看會是什么樣的呢?除了被拉成面條以外,你并不會感覺自己的動作變慢了,反而是你看外界,外面人的動作會變得越來越快,甚至整個星系的一生,對你來說都是曇花一現。你甚至能見證我們這個宇宙的最終命運。

當然,這只是理論上,外界的光不可能以可見波段進入你的眼睛,因為相對于黑洞外看黑洞內的紅移,黑洞內看黑洞外則是藍移,在你看來,外界的光會以極高的頻率射向你,這種頻率甚至比伽馬射線還要高。在你跌入視界面前,你可能早就被伽馬射線燒死了。不過從時間線上講,當你跌入黑洞視界面的那一刻,整個宇宙都隨著你走到了時間的終點。

我們來思考一個有趣的問題,假如有兩個黑洞,它們相距數億光年,有兩個人,A掉進了其中一個黑洞,另一個人B,他在數億年以后掉入了另一個黑洞,以他們的視角,當他們落入黑洞視界面的那一刻,他們會看到什么呢?他們會看到,A和B是同時掉入了同一個黑洞,沒錯,在外界看來他們是相隔數億年掉入了距離遙遠的兩個黑洞,但以他們自己的視角,他們是“同時”掉入了“同一個”黑洞。因為黑洞既是時間的終點,也是空間的終點。在他們看來,落入視界面的那一刻,整個宇宙都變成了一個黑洞,或許,他們會看到所有的物質又重新聚合到一起,并再次開啟一次宇宙大爆炸。也或許,你和我其實就生活在一個黑洞的內部。

關于黑洞信息悖論的若干猜想

黑洞信息悖論提出了一個令人費解的問題:當物體被黑洞吞噬時,其所攜帶的信息似乎會永遠消失,這一觀點與量子力學中的信息守恒原則相悖。

或許,當物質墜入黑洞之際,信息并未真正湮滅,而是以引力波這一獨特形式釋放回浩瀚的宇宙之中。盡管這種引力波極其微弱,難以捕捉,但其存在卻是不容忽視的。引力波作為愛因斯坦廣義相對論的重要預言,通常僅在黑洞合并或中子星劇烈碰撞等極端天文事件中方能被精密儀器探測到。然而,理論上而言,即便是我們日常生活中微不足道的眨眼、呼吸等動作,也會產生引力波,盡管其強度微乎其微,難以直接觀測。同樣地,當黑洞吞噬物質時,也可能會釋放出極其微弱的引力波,這些引力波隨后在宇宙中擴散,攜帶著原本可能“遺失”的信息。

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