非黑亦非洞：黑洞究竟是什么？

黑洞是目前宇宙中最神秘的物體，因沒有光能逃脫它們的魔爪而得名。

但一項(xiàng)新的理論提出，黑洞可能根本就不是黑色的。根據(jù)一項(xiàng)新的研究，這些黑洞可能是暗星，它們的核心是奇異物理。這種神秘的新物理現(xiàn)象可能會(huì)導(dǎo)致這些暗星發(fā)出一種奇怪的輻射；這種輻射反過來可以解釋宇宙中所有神秘的暗物質(zhì)，它們能吸引一切，但不發(fā)光。

1暗黑星系

由于愛因斯坦的廣義相對論描述了物質(zhì)是如何扭曲時(shí)空的，我們知道一些大質(zhì)量恒星會(huì)不斷坍縮，縮成一個(gè)無限小的點(diǎn)——一個(gè)奇點(diǎn)。

奇點(diǎn)一旦形成，就會(huì)被視界包圍。這是宇宙中終極的單行道。在視界處，黑洞的引力非常之強(qiáng)，如果你想離開，你的速度必須比光速還要快。但運(yùn)動(dòng)速度超過光速是不可能的，任何超過這一門檻的東西都注定要永遠(yuǎn)存在。

因此，黑洞誕生了。

這些簡單而又令人驚訝的說法經(jīng)過了幾十年的觀察仍然成立。天文學(xué)家觀察到一顆恒星的大氣層被吸入黑洞。他們看到了圍繞黑洞運(yùn)行的恒星。地球上的物理學(xué)家已經(jīng)聽到了黑洞碰撞時(shí)發(fā)出的引力波。我們甚至拍下了黑洞“影子”的照片——黑洞是由周圍氣體的光芒雕刻出來的。

然而，黑洞科學(xué)的核心仍然存在神秘之處。定義黑洞的特性——奇點(diǎn)——在物理上似乎是不可能的，因?yàn)槲镔|(zhì)實(shí)際上不可能塌縮至一個(gè)無限小的點(diǎn)。

2普朗克引擎

這意味著，目前對黑洞的理解最終需要更新，或者用其他的理論來解釋黑洞的中心是什么。

但這并沒有阻止物理學(xué)家們的努力。

一種關(guān)于黑洞奇點(diǎn)的理論用更容易接受的東西取代了那些無限小的被無限壓縮的物質(zhì)點(diǎn)：一個(gè)難以置信的被壓縮的物質(zhì)點(diǎn)。這被稱為普朗克核，因?yàn)檫@個(gè)理論認(rèn)為，黑洞內(nèi)的物質(zhì)會(huì)被壓縮到最小的尺度，也就是普朗克長度，也就是1.6 * 10 米。

這真是太小了。

有了普朗克核心，它將不再是一個(gè)奇點(diǎn)，一個(gè)黑洞將不再擁有一個(gè)事件視界——不會(huì)有任何地方的引力超過光速。但對于外部觀察者來說，引力是如此之強(qiáng)，以至于它看上去和行動(dòng)起來都像一個(gè)視界。雖然我們現(xiàn)在還沒有能力去做，但只有極其敏感的觀察，才能看出區(qū)別。

3暗物質(zhì)

根本的問題需要根本的答案，所以用“普朗克核心”來取代“奇點(diǎn)”并不是那么牽強(qiáng)。不過，這個(gè)理論只不過是一個(gè)模糊的輪廓，并不像物理學(xué)或數(shù)學(xué)那樣，可以自信地描述這種環(huán)境。換句話說，普朗克核在物理學(xué)上相當(dāng)于一堆紙團(tuán)。

這是一件很有用的事情，因?yàn)槠纥c(diǎn)需要一些嚴(yán)肅的、不落俗套的思考。而且可能會(huì)有一些額外的副作用。比如，解釋暗物質(zhì)的奧秘。

暗物質(zhì)占宇宙質(zhì)量的85%，但它從不與光相互作用。我們只能通過它對普通發(fā)光物質(zhì)的引力效應(yīng)來確定它的存在。例如，我們可以觀察圍繞星系中心運(yùn)行的恒星，并利用它們的軌道速度來計(jì)算這些星系的總質(zhì)量。

在2月15日提交給預(yù)印本數(shù)據(jù)庫arXiv的一篇新論文中，德國夫勞恩霍夫科學(xué)算法與計(jì)算研究所的物理學(xué)家伊戈?duì)枴つ峄⑻岢隽恕凹みM(jìn)奇點(diǎn)”的想法，并將其提升到了一個(gè)新的高度。根據(jù)這篇論文，普朗克核可能會(huì)發(fā)射粒子（因?yàn)闆]有視界，這些黑洞也不是完全黑的）。這些粒子可能是我們熟悉的，也可能是全新的。

也許它們是某種可以解釋暗物質(zhì)的粒子形式。尼基丁在文章中提到，如果黑洞真的是普朗克恒星，而且它們不斷地釋放出一股暗物質(zhì)流，那么我們就可以解釋星系內(nèi)恒星的運(yùn)動(dòng)。

他的想法可能經(jīng)不起進(jìn)一步的探究（暗物質(zhì)存在的證據(jù)遠(yuǎn)不止它對恒星運(yùn)動(dòng)的影響）。但這是一個(gè)很好的例子，說明我們需要想出盡可能多的理論來解釋黑洞，因?yàn)槲覀冇肋h(yuǎn)不知道它與宇宙中其他未解之謎之間可能存在什么聯(lián)系。

作者: 保羅·薩特?Paul Sutter

FY:董美慧

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