@ 2010.07.25 , 17:37
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我们生活在一个黑洞中?

# 感谢 bleusky 同学的投递和翻译,via New Scientist

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我们可能生活在一个黑洞之中。这个让人蛋疼的说法是根据改进过的爱因斯坦的广义相对论方程而得出的结论。在布鲁明顿(Bloomington)的印第安纳大学的 Nikodem Poplawski 教授发表的文章中,Poplawski 通过分析粒子进入黑洞的运动得出结论:每个黑洞里存在着另一个宇宙。他说,“在银河系和其他星系中的黑洞很可能就是通往其他宇宙的桥梁”。如果这个大胆的假设是正确的,那么我们就可以断定我们的宇宙就在一个黑洞之中。

根据爱因斯坦广义相对论,黑洞的内部是一个奇点,在那里物质的密度将达到无穷。因为广义相对论在黑洞内部是不成立的,所以我们弄不清楚究竟这个奇点是无穷密度的一个实际的点还是这个奇点仅是广义相对论数学上的一个不适定性。而由 Poplawski 改进过的方程可以很好地解决奇点这个问题。在他的分析当中,Poplawski 利用了广义相对论的一个变化形式,即ECKS(Einstein-Cartan-Kibble-Sciama)重力理论。不同于爱因斯坦方程的是,ECKS 重力考虑了基本粒子的旋转动量,或者叫做角动量。引入物质的旋转就可以计算时空几何的一种叫做扭力(torsion)的性质。

当黑洞内部物质的密度达到一个巨大的量(大于1050千克每立方米)时,扭力就成为了一种与重力相抵触的力,从而阻止了物质无限制地压缩成无穷密度,那么也就不会有奇点了。相反,物质却会反弹从而又开始膨胀开了。在这个颇有争议的研究中,Poplawski 采用上述思想模拟了黑洞中的时空变化,这个情形就像你压缩一个弹簧一样。Poplawski 计算出了最初重力抵消了扭曲的反斥力,继续压缩着物质,但最终强大的阻抗力阻止了压缩过程并开始反弹。Poplawski 的计算结果显示出黑洞中的时空在短短10-46秒的时间内就能膨胀到它最小时候的1.4倍。Poplawski 说,这惊人的快速反弹可能就是导致现在这个宇宙不断膨胀的原因。

那我们怎么知道我们是否是在一个黑洞中呢?Poplawski 说,黑洞的旋转会传递一部分旋转给在它里面的时空,这应该会在我们的宇宙中显示出一种“优先方向”,而这样的优先方向就违背了时空的洛伦兹对称的性质。(当洛伦兹对称成立时,时空是具有等向性的,也就是所有方向与所有等速运动皆等效,没有一个是特别的)。而且已有结论指出洛伦兹对称的破坏应该是观察到的从一类蜕变为另一类的微中子振荡的原因。

然而,还没有任何理由让我们去寻找黑洞里的其他宇宙。因为当你接近黑洞时,增加的重力场会使时间走得越来越慢,这样的话,对于一个外面的旁观者来说,当一个新宇宙形成时那么一个无穷量的时间都早已经过去了。


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TOTAL COMMENTS: 85+1

[2] 1 »
  1. blingbear
    @7 years ago
    708276

    霍金笑了

  2. 殇御
    @7 years ago
    621037

    科幻作品的好素材啊,人造宇宙,观察者文明,递归宇宙什么的

  3. 607900

    轮回带入这个理论中是很洽当的!

  4. 堕落天使
    @7 years ago
    562233

    @植物人: 虽然我完全不懂,但是还是可以大胆推测,黑洞就像游戏里的传送阵,帮我们从这个宇宙传送到另一个宇宙

  5. 553968

    原文看了一段就看不下,还是评论好看

  6. 553077

    难怪老听到有些人喊:Fire in the hole!!!

  7. coorose
    @7 years ago
    552423

    如果你把弹簧拉直的话,最后他就为缩回去。
    是的,到时候整个宇宙就坍塌了,然后再次反弹。
    这就是轮回,古人早就知道。

  8. 不是好人
    @7 years ago
    552257

    听上去很有道理

  9. 萌萨
    @7 years ago
    551340

    我只想唯心的说一句这个世界的你们我们他们以及各种淫秽都来自我的主观臆想,嗯 我现在想去马尔代夫看看海——

  10. 551318

    假如我们在黑洞中,哪怕黑洞的密度再小,也不会比我们这个宇宙小,所以在压力下……你一样会被压成片吧?

  11. 551317

    假如太阳变黑洞,直径不会超过火柴头,怎么会是3公里???

  12. albertnee
    @7 years ago
    551296

    很显然,这位仁兄没有很好地看过《黑洞表面》,甚至可能只是听说过这部电影的片名;实际上《黑洞表面》跟黑洞没什么关系,就像《黑洞频率》和黑洞没关系一样

  13. NongNong
    @7 years ago
    550953

    过得了2012再说把

  14. 额外人
    @7 years ago
    550946

    把我们的宇宙看成黑洞吧~

  15. 550885

    “这就是我们的祖国!”
    @呵呵:

  16. Sunmon
    @7 years ago
    550821

    @jerry1:
    比如黑洞A比黑洞B重10倍,那么A的半径比B大10倍

    这句话有问题吧

    对于和太阳一样重的黑洞,它的半径只有3公里(相当于一座峨眉山那么大),密度是1.85E19 kg/m3(相当于1毫米长的头发渣就有18吨重)。
    这个数哪里来的?也有问题吧

    本着求教的态度

  17. 夏炎
    @7 years ago
    550671

    喵的个咪的……这个像是俄罗斯套娃的说……

  18. 节奏鸬鹚
    @7 years ago
    550664

    倍儿酷嘿~

  19. 小狗的尾巴
    @7 years ago
    550644

    燃烧吧…小宇宙…

  20. 杜小丫
    @7 years ago
    550611

    很早就 幻想,也许黑洞是另外一个世界的入口

  21. 550610

    最后一段的意思是黑洞内外的世界,时间线是独立的

  22. 怪猫Mike
    @7 years ago
    550605

    我们是大雄和哆啦A梦制造的吧….

  23. 550586

    机器?猫?我只知道我体内有小宇宙,当它释放时能破坏时空

  24. 枫少
    @7 years ago
    550582

    人类不久就会发明传送门了。

  25. 植物人
    @7 years ago
    550575

    每个圣斗士都有一个小宇宙….
    每个圣斗士都有一个黑洞….

  26. 植物人
    @7 years ago
    550574

    看完此帖,不由得一震!
    问题:
    我们世界里有无数的黑洞,按照以上理论,每一个黑洞都是一个宇宙,而我们的宇宙又在一个黑洞里,那么由此可以产生两种猜测
    我们的宇宙在一个黑洞里,这个黑洞宇宙里面有很多黑洞,每个黑洞里面又有一个宇宙,每个小宇宙里面有N多黑洞,宇宙,黑洞,宇宙…….如此无限循环。
    突然想起小时候听的故事:从前有座山,山里有座庙…….. 原来这个纠结的故事暗藏宇宙的玄机.

    [20] XX [1] 回复 [0]
  27. 550561

    @谷地风车:
    你的“啊”是传不出来的

  28. 我想自杀
    @7 years ago
    550556

    楼上的都是技术宅

  29. 550550

    我真是热爱煎蛋啊 这里果真是充满了geek~~~~

  30. jerry1
    @7 years ago
    550548

    至于说我们的宇宙本身就是一个黑洞,只是作者的一个噱头。实际上我计算过,对于我们可观测的宇宙(半径470亿光年),其内部的物质密度大约只有相同半径黑洞密度的万分之一,即使加上暗物质、暗能量以后也不到千分之一,因此至少我们观测到的宇宙不是在黑洞中。

  31. jerry1
    @7 years ago
    550546

    我说得是黑洞的表观密度,因为黑洞内有什么东西我们是没办法知道的(除非推翻广义相对论),因此我们说的黑洞一般指其“视界”,就是还能看到的边界。比如银河系中心是一个特大质量黑洞,其视界可能有四千万公里,就是说在直径四千万公里内的任何东西——包括光——都跑不出来。在我们看来,就是一个直径四千万公里的黑球,或者说黑洞。那么在这四千万公里内有多少物质呢?大约有410万个太阳。那么简单地算一下体积和重量就可以知道这个直径四千万公里的黑球其平均密度大约是243g/cm3,大约是铅的密度的20倍,不算太大。

    但黑洞内物质肯定不是平均分布的,可能也是一片空旷,只在黑洞的中心有一小块密度非常非常大的区域。广义相对论的问题就在于,它会推导出黑洞内的物质必然要收缩到无限小,也就是所谓的“奇点”,这是违反物理规律的,因此广义相对论证明了它本身在黑洞中心不成立。而本文利用了一个修改过的广义相对论(当然只是一种假说,未经验证的),逃避了奇点的存在,并进而推出物质在黑洞内会膨胀。但作者并没有说物质膨胀到黑洞视界的时候会怎样,是爆发出来(这违反了广义相对论),还是停在视界边缘(这违反了运动定律)。所以我认为这篇文章还是存在很多问题的,很可能过几年后就湮没在一堆的假说之中而无人问津。

  32. 猥琐男的吐槽
    @7 years ago
    550537

    @jerry1:

    感觉黑洞的密度还是很大的啊,想你说的那种密度如果找我看来,不太像很洞。
    关于黑洞的假设很重要的一点就是奇点,奇点的密度是无限大的。如果文中所说的,一个黑洞因为会扭力而膨胀,因为引力和扭力是抵触的,到引力是一个很大的值的时候,扭力也是相当大的一个值,那这个奇点是会不断向外抛射质量的。这个和大质量的黑洞不断向里面吸引其他物质是相悖的。

    真的有点把我弄糊涂了。

    记得古希腊哲学家记不得名字了,为了勉励学生刻苦学习,用圆圈作比喻,把圆的面积比作已知的知识,圆的周长比作未知的知识,说圆的面积越大,周长也会越大。大概是这么个意思

  33. 醉步猫
    @7 years ago
    550535

    @jerry1: 4242 高二为这个被物理老师无限鄙视啊鄙视
    然后老娘就华丽的无视啊无视他了

  34. 猥琐男的吐槽
    @7 years ago
    550534

    很受教呀,用数学模型证明了之前的人们的设想

  35. 醉步猫
    @7 years ago
    550531

    还以为是很早很早很早之前就有人想到了呢

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