
黑洞或许不存在?科学家观测数十年的天体,可能是神秘的普朗克星
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2019年4月,人类历史上第一张黑洞照片公布,世界各国科学家利用事件视界望远镜对5350万光年以外的M87星系核心处的超大质量黑洞进行了成像,让我们见识到了黑洞的模样。
黑洞是一种非常诡异的天体,最初由爱因斯坦的广义相对论所预言。由于具备着无与伦比的引力,连光都无法逃脱,因此我们是无法直接观测到它的。所以,在很长一段时间里,黑洞都只是停留在理论层面。
随着射电望远镜的诞生,以及人类意识到黑洞的吸积盘和辐射的存在,我们可以渐渐地从侧面来观测这些宇宙怪兽。即便如此,还是有很多人不太能够接受奇点的概念,认为所有的物质被集中在一个没有体积的空间内是一件非常不可思议的事,于是对黑洞提出了质疑,并且还创造出一些概念,来代替黑洞的理论。
前不久,我们介绍了玻色子星的概念,这也是一些人认为可以代替黑洞的理论。今天,咱们再来介绍一种理论上的天体,它也是被用来质疑黑洞而创造的概念——暗星。
根据广义相对论,科学家们理解了宇宙空间是如何扭曲的。同时,我们知道,当一颗大质量恒星死亡时,它的核心会开始坍缩。如果这个核心的质量超过太阳的3倍,那么它就会将所有物质挤压到一个没有任何体积的空间点上,这就是奇点,而这个天体就是我们所说的黑洞。
根据黑洞质量的不同,它们所能控制的宇宙空间范围也不同。质量越大的黑洞,能够吞噬越远的光。而那个恰好能够让光无法逃脱的边界,就叫做黑洞的事件地平线,其内部区域就叫事件视界。
任何闯入黑洞事件视界的物质,甚至是光,从此都不可能再逃离黑洞的魔爪,因此在事件视界内的所有空间,我们都是观测不到的。在事件视界之外,或许我们还有机会看到一些东西。
那么问题来了,如果这些人真的要否定黑洞,那就要提出新的理论来解释这些宇宙现象,他们要提出什么理论呢?
关于黑洞,最主要的争论焦点之一,就是奇点,很多科学家不喜欢接受“无限”的概念,而奇点偏偏就是无限小的空间、无限大的密度和时空曲率,这是他们所无法接受的。他们认为,这种被称为黑洞的天体虽然的确将物质压缩到了极小的空间内,但绝不是无限小,而是有一个极限——普朗克核心。
根据量子力学,随着空间、长度的不断切割,它是有一个最小极限的,这个极限就是普朗克长度,也就是1.6*10^-35米。诚然,这个尺寸也是小得惊人了,但绝对不是0。某些科学家相信,在所谓的黑洞核心处,存在的并不是一个没有体积的奇点,而是缩小到普朗克长度就到达极限的普朗克点。
如果核心处真的是普朗克点,那么这种天体理论上就不具备事件地平线,也就是说它不可能吞噬光。这看起来和实际观测是有矛盾的,因为我们确实观测到了无法看到光的天体和空间。
科学家指出:这是因为普朗克点附近引力虽然不足以将光都吞噬,因此它不能叫做黑洞,我们可以称之为暗星或者普朗克星。但它同样具有着相当强大的引力,这就导致它周围的空间的确表现得和黑洞的事件地平线非常雷同。想要分辨出二者的区别,对于观测设备的要求将会非常非常高,而这又远远超出了人类现有的观测能力,因此蒙蔽了人类的双眼。
尽管听起来可能有点不可思议,但是目前来说我们也没有办法完全推翻普朗克核心的这个概念。解决极端的问题,就是要用极端的方法和概念。因此,虽然普朗克星的概念仍然只是个雏形,但不论它最终成立与否,我们都没有必要对它横加指责。
实际上,它也有一定的意义。因为在研究这个概念的同时,我们甚至有机会解决另一个宇宙谜题,那就是暗物质之谜。
根据科学家的研究,暗物质占据了宇宙85%的质量,但是除了引力之外,不与可见物质发生任何相互作用。因此,长期以来,除了通过暗物质对可见物质的引力干扰之外,我们没有其他研究这种神秘物质的更好办法。
而最近,德国弗劳恩霍夫科学算法与计算研究所的物理学家Igor Nikitin发表论文表示:普朗克星和暗物质之间,或许隐藏着我们还不知道的秘密。
他认为,如果所谓的黑洞真的是理论上的普朗克星的话,其普朗克核心可能会释放出一些粒子到宇宙空间中。这些粒子有可能是人类已知的,也可能是仅仅存在于理论上的,甚至是完全未知的。也就是说,它也有可能就是暗物质的本质。
Nikitin进一步阐述:如果我们以为是黑洞的天体真的是普朗克星,那么它们就有可能不断地放出暗物质流,这或许可以解释星系内部恒星运动的规律,这也是科学家们最初确认暗物质存在的主要证据。
当然了,他的这篇文章也都是一种猜想,而且成立的可能性并不高,因为暗物质对于宇宙的影响绝不仅仅是导致星系中恒星运行规律与可见物质的引力不匹配那么简单。但是,科学家们质疑黑洞的想法仍然在很长的时间内都难以被推翻。
在未来,科学家们有可能还会提出更多的概念来代替黑洞,而陷于目前的科学水平,我们也的确很难证明奇点是否真的存在。如果奇点不存在,那么宇宙大爆炸理论恐怕也将重新建立。
因此,作为联系着宇宙中许多谜题的关键,黑洞遭受质疑意味着其他理论可能也会面临挑战。随着替代理论越来越多,我们可能会发现越来越多其他方面的宇宙谜题。在确定奇点这个概念是否真实存在之前,恐怕这样的争论还将持续很久……
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