@ 2014.07.21 , 16:44

脑洞大开:宇宙中可能存在负质量?

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天体物理学家普遍认为,负质量违背了许多物理现象,所以不应该存在。不过宇宙学家可能要推翻这一观点。

负质量是对普通物体的一个反面假设:一般物体的重量可能是2千克,但一块负质量的重量可能会是“-2千克”。

目前为止还没有谁能确定负质量是否真的存在,但科学家们却已经做了大量研究来为它定性。物理学家就一直在研究,负质量的存在是否会打破众多的宇宙定律,如”能量守恒定律“,就这点来看,负质量不应存在。宇宙学家曾研究了负质量对时空结构的影响,也得出负质量不应存在,因为这有悖于爱因斯坦的“广义相对论”。

但最新研究表明,尽管负质量和正质量反应会产生一些反常的现象,但却不会打破守恒定律。加拿大蒙特利尔大的宇宙学家 Saoussen Mbarek 和 Manu Paranjape 称,研究表明,宇宙形成早期可能同时存在负质量和正质量颗粒,可以合理解释负质量存在于宇宙,而且不违背”广义相对论“这些假设。另外,如果负质量存在,它会与正质量会形成等离子体,这对未来天文研究将有深远影响。

1916年爱因斯坦发表广义相对论后,德国物理学家 Karl Schwarzschild 得出了引力场方程的第一个精确解,又称"史瓦西外解",同时还提出了“史瓦西黑洞理论”,认为时空周围布满”点状质量“(正质量),隐藏在黑洞边界的”视界线“后。

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这一研究对理论宇宙学影响颇深,宇宙学家一直都探索这些“点状质量”会不会是负质量。研究结果表明,如果是负质量,“视界限”就不会存在,而是存在“裸奇点”。

以往负质量存在的问题在于,违背了能量条件。也正是由于这点,物理学家才能描绘出如何利用负质量创造出“虫洞”等。而 Mbarek 和 Paranjape 研究的突破点在于,假设负质量并不是通常认为的固体形式,而是理想流体,就可以在满足"史瓦西外解"的同时不违背任何能量条件,而且还能合理解释广义相对论。

但如果设想负质量也是颗粒状,并不是流体又会怎样?正质量和负质量一起就会产生等离子体,有选择性地吸收“引力波”。虽然没有人曾见识过“引力波”,但科学家们始终没有放弃过对它的寻找,由于目前技术有限,至今未能如愿。然而值得深思的是,是目前技术不够找不到”引力波“,不能证明负质量是以颗粒形式存在,与正质量产生等离子体吸收“引力波”;还是如 Mbarek 和 Paranjape 的理论一样,负质量真实存在,并且是以流体形式存在;还是负质量本来就不存在。

本文译自 Medium,由译者 claudio 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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