科学家史蒂芬·威廉·霍金(Stephen Hawking),因提出宇宙黑洞理论而举世闻名。在一篇在线发表的论文中,表示“宇宙中没有黑洞”,存在“灰洞”。这个理论震惊了物理学界,乃至整个世界。

灰洞的研究历史

霍金此前提出了一种被称为霍金辐射的黑洞理论,这是从量子效应的角度出发来研究黑洞,霍金辐射认为黑洞是可以失去质量,因此一些非常小的“迷你黑洞”可“蒸发”消失,该理论证明了黑洞并不是宇宙中最自私的天体,黑洞在吸积物质后可通过量子行为向宇宙空间中释放出内部的质能,天文学家也在寻找新的方法来探测这种行为。

灰洞的理论缺陷

黑洞周围的一个假设区域被称为视界。霍金认为视界理论存在缺陷,光无法从中逃逸。试图逃脱黑洞核心的光射线不会像人被困在跑步机上那样,它可以通过辐射泄露来慢慢收缩。霍金告诉《自然》杂志:“在经典理论中,光无法从黑洞中逃脱,在量子理论中,能量和信息可以做到。”关于对其过程的完整解释,霍金表示需要将重力和其他自然基本力的理论完美融合。

然而,近一个世纪以来,这个问题一直困扰着全世界的物理学家。霍金表示,“问题的正确解释仍然是一个谜。”他提出的灰洞理论认为,物质和能量在被释放到太空之前会持续一段时间。这个理论试图解决这两年来一直困扰着科学家们的黑洞防火墙悖论。

灰洞的争议

加拿大阿尔伯达大学的黑洞专家唐·佩吉(Don Page)认为霍金的解释很合乎情理,可也有理论物理学家并不认同霍金的说法。

文章指出,由于找不到黑洞的边界,因此“黑洞是不存在的”,这是为了解决“防火墙悖论”问题于新理论中设定“黑洞不存在”,其并非真不存在。如果霍金的理论正确,黑洞核心的奇点根本就不存在,甚至不排除“一切事物原则上能逃离黑洞”这种极端局面的可能性。霍金说:“在经典理论中,黑洞不会放过任何东西,量子理论允许能量和信息逃离黑洞。”因为现代量子物理学认定这种物质信息是永远不会完全消失的,这种说法与量子力学的相关理论出现相互矛盾之处。

30多年来,霍金试图以各种推测来解释这一自相矛盾的观点。霍金表示,黑洞中量子运动是一种特殊情况,由于黑洞中的引力非常强烈,量子力学在此时已经不再适用了,霍金的这种说法并没有让科学界众多持怀疑态度学者信服。

现在看来,霍金终于给了这个当年自相矛盾的观点一个更具有说服力的答案。霍金称,黑洞从来都不会完全关闭自身,它们在一段漫长的时间里逐步向外界辐射出越来越多的热量,随后黑洞将最终开放自己并释放出其中包含的物质信息。

霍金认为,受到黑洞引力的影响,能量和物质先是靠近——不会到达——黑洞中心,最终还会被释放出去。不过,它们的信息在黑洞中不会毁灭,可被完全打乱,逃离之后面目全非,几乎无法还原。

美国波士顿大学的布雷彻(K.BRECHER)在1993年6月提出了存在有灰洞(GRAYHOLE)的可能性:大质量星的坍缩不足以形成黑洞,可有可能形成比典型中子星有较小的半径和较大的密度的星体。布雷彻认为黑洞的质量大于3倍太阳质量,这样,在某些情形便取消了对黑洞的需要。灰洞具有不同于正常中子星的性质,这来源于两者不同的坍缩程度。广义相对论预言,坍缩到足够程度的恒星其外围将形成一个光子层,在该层内的光线绕星体运行,典型中子星光子层的半径比前者为少,同时,坍缩量的强大引力也导致漏出的辐射失去能量。布雷彻的计算表明,受上述两种作用的影响,从灰洞发出的辐射只在百分之四十能离开灰洞向空间辐射。灰洞之名称由此而来。在已发现的6个X射线双星系统中(上述天鹅座X-1和LMCX-3就是其中的两个),在可见光波段看不见的大于太阳质量3倍的一个星体可能就是很暗的灰洞,而不是黑洞。

更多资料

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