史瓦西黑洞是爱因斯坦场方程的一个解

大家听说过黑洞吗?它们深不见底,时空在那里变得面目全非。黑洞可是宇宙里让人胆战心惊的存在,引力太强了,连光都跑不掉。有人说黑洞是通往另一个宇宙的大门,有人说它是无尽的黑暗。关于黑洞的奥秘真的很多。 你知道吗,黑洞其实还有“家族”呢!科学家们根据质量、电荷和角动量把黑洞分成不同的种类。史瓦西黑洞是最单纯的,它只有质量,没有电荷也没有角动量;雷斯纳-诺德斯特龙黑洞呢,有质量又有电荷;克尔黑洞旋转得可快了,角动量也很大;还有克尔-纽曼黑洞呢,一次把质量、电荷和角动量全装进去了。不管原来是什么样子,只要坍缩成了黑洞,其他信息就会被剃光了,只剩下质量、电荷还有角动量这三条关键信息。这个叫“无毛定理”。 史瓦西黑洞可是爱因斯坦场方程的一个解。1916年他解出来的那个黑洞可厉害了,连物质都进不去。它的外部是个单向视界,内部被数学演算成了白洞和虫洞的组合:白洞不停地往外喷物质;虫洞呢就像一个时空隧道,一头连着我们的宇宙,另一头通向未知的世界。但这条隧道是不允许物质传输的!任何掉进里面的物质都会被引力撕碎连信息都留不下。所以这个隧道可不是通往另一个宇宙的钥匙。 现实中的黑洞多半是旋转的吧?大质量恒星死后坍缩成了克尔黑洞,角动量也被完美继承了。它有两个视界:外面那个负责“抓人”,里面那个可能让物质逃出来。当粒子穿过内视界后时空结构就会出现裂缝通往另一个宇宙。不过呢,这裂缝马上就撞上因果律的难题了:回到过去改变历史或者到另一个宇宙捣乱都会造成悖论。为了堵住这些漏洞,罗杰·彭罗斯提出了“宇宙监督假设”。这个假设是说自然界会阻止裸奇点出现(就是没被视界包裹的奇点)。 科学家们还想过用负能量物质撑开虫洞这种方法。负能量物质能量密度小于零还挺难找到的。不过它能抵消引力让通道稳定一些甚至可能存在回到过去的时间轨迹。但是回到过去也有逻辑危机:祖父悖论怎么解释呢?历史会不会自洽循环呢?大家还在争论呢。 霍金也给出了自己的看法叫“时序保护猜想”,意思是说自然定律会阻止闭合类时曲线形成也就是时间机器。他觉得虚粒子对钻进闭合轨迹能量会无限放大最后虫洞就塌了。 最近事件视界望远镜拍到了M87中心黑洞照片证实它存在还测了质量呢。不过黑洞内部、奇点真相还有时空穿越极限还都是未知数。也许未来量子引力理论能解开这些谜团,也许更高能装置能捕捉到另一个宇宙的光子信号。 不管未来怎样证明了还是没证明时空穿越可能性有多大人类对未知的好奇心永远不会熄灭这股力量推动科学不断前进让我们在浩瀚宇宙中继续寻找存在和时空的终极答案。