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物理学家可能发现侦测裸奇异点的方法,比黑洞还要怪异


2017/4/27 12:31:33 编辑:admin 来源:本站整理 
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    幸运的是, 宇宙保护着我们, 不会捲入事件视界(event horizon)中的黑洞。 但现在物理学家说, 他们已发现一种方法, 能侦测到更极端的事, 裸奇异点(naked singularity), 它更可能扭曲现行的物理定律。


     

    Avaneesh Pandey对国际财经时报(IB Times)解释:“裸奇异点, 如果这种东西真的存在, 它会是现实构造中突然产生的孔洞, 不仅会扭曲时空, 不论它移到哪里, 都会造成物理定律的大浩劫, 还会导致可预知的惨重损失。 ”


     

    如果你觉得这听起来太可怕, 别担心, 这整个研究只是纯理论, 它建立在很大的假设之上:裸奇异点确实存在于宇宙中;但科学家一直无法确认此事。


     

    但至少根据爱因斯坦的广义相对论、我们目前最佳的电脑模型, 裸奇异点有可能存在。


     

    那它们是什么?当巨大星体在寿命将尽时, 塌缩成很小、密度很高的区域, 奇异点就会成形。


     


     

    有2种广义的物理定律支配着我们所理解的现实:量子力学(quantum mechanics)能解释所有小事, 例如次原子粒子(subatomic particles)的作用;广义相对论则描述我们能看见的事, 例如星体和星系。


     

    将理论应用在奇异点时, 这2种学说预测了不同、矛盾的结果。


     

    我们不是真的得解决那个难题, 因为我们所知的全部奇异点都在黑洞中, 被事件视界包围着, 连光都无法逃脱;或者它们位于新兴的宇宙, 被我们看不到的辐射笼罩着。 眼不见为净, 对吧?


     

    不过裸奇异点是理论型的奇异点, 因为某种原因才会在宇宙的其他地方显现。


     

    在下方, 你会看到一个黑洞的图示, 它被包围在左方的事件视界(虚线)中, 而裸奇异点在右方的图示中。 箭头代表光, 它能逃脱裸奇异点, 但无法逃脱黑洞。


     


     

    假设裸奇异点真的存在, 那最大的问题就是, 我们如何能区别裸奇异点和一般的黑洞, 这就是新研究要讨论的重点。


     

    印度塔塔基础研究院(Tata Institute of Fundamental Research)的研究者, 已想出2步骤计划, 此计划是根据奇异点推论而成:就我们目前所知, 奇异点是一个旋转的物体, 就像黑洞一样。


     

    根据爱因斯坦的广义相对论, 在旋转物体附近的时空构造, 会随着旋转而“扭曲”。 这个后果会造成陀螺仪般的打转, 使旋转物体四周的粒子轨道“按岁差前进”, 或改变它们的旋转轴。


     

    你看看下方陀螺仪的岁差, 就能明白我们的意思, 它的轴已不再挺直了。


     

    根据此论点, 研究者说, 我们能想出旋转物的性质, 方法是在接近该物体的2个定点, 测量陀螺仪以岁差前进的速度(也就是它的岁差速率)。


     

    根据新报告, 结果有2种可能性:


     


     

    1.陀螺仪的岁差速率在2定点间剧烈改变, 显示未知的旋转物是一般的黑洞。


     

    2.岁义速率以规律、有秩序的方式改变, 指出裸奇异点。


     

    显然, 让陀螺仪离黑洞够近, 以便做这些实验, 一点也不容易。


     

    但没关系, 因为该团队已想出方法, 能在地球上观测相同的结果, 就是用X光的波长来测量掉进黑洞、裸奇异点的物质, 它们的岁差速率。


     

    该团队的新闻稿解说:“这是因为轨道平面的岁差速率, 随着物质接近旋转黑洞而加快, 但这速率在旋转的裸奇异点附近时, 会减弱, 甚至会消失。 ”


     

    我们得再次重申, 上述都是疯狂的推测, 我们尚未找到任何裸奇异点, 而且我们才刚始真正了解一般黑洞。


     


     

    此外, 值得一提的是, 上周另一群研究者表示, 即使裸奇异点存在, 奇特的量子效应也会让我们看不到它们。


     

    因此, 目前关于我们是否有机会研究裸奇异点, 大家绝对没有共识。


     

    就目前而言, 那也不是一件坏事, 因为…我们真的准备好观测宇宙边界发生的事了吗?


     

    也许终其一生, 我们都没有答案。


     

    此研究发表于物理评论D期刊(Physical Review D)。

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