宇宙科普:一个奇怪的宇宙!科学家发现迷你分形宇宙可能位于带电的黑洞内
发布时间:2021-01-13
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宇宙科普:一个奇怪的宇宙!科学家发现迷你分形宇宙可能位于带电的黑洞内

黑洞也许是我们宇宙中最奇怪、最难理解的一个存在,我们对它的了解几乎是太皮毛了,很多都还是未知。它们具有如此巨大的潜力?与从虫洞到新的婴儿宇宙的一切事物都有联系?就是因为它的存在,几十年来一直吸引着物理学家。

一个奇怪的宇宙!科学家发现迷你分形宇宙可能位于带电的黑洞内

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但是,就像这些已知物体一样奇怪,甚至可以想象到更奇怪类型的黑洞。在宇宙的一个上下颠倒的假设版本中,可能存在一种奇怪的黑洞类型,比MC Escher草图更奇怪。现在,一组研究人员投入了所谓的带电黑洞的科学核心,发现了许多惊喜,包括时空的地狱和奇异的分形景观……甚至还有更多。

假想中的黑洞

有各种各样可能的假想黑洞:带有或不带有电荷的黑洞,旋转或静止的黑洞,被物质包围的浮子或漂浮在空旷空间中的黑洞。这些假想的黑洞中有一些众所周知,肯定存在于我们的宇宙中。例如,旋转的黑洞周围充满着下落的物质,这很常见。去年我们甚至拍了一张黑洞照片,引起广大媒体的关注。

但是其他一些黑洞都纯粹是理论上的,即便如此,物理学家仍然有兴趣探索黑洞的秘密,通过深入研究他们的科学基础,我们可以认识到物理理论的新关系和含义,这可能会对现实世界产生影响。

一个奇怪的宇宙!科学家发现迷你分形宇宙可能位于带电的黑洞内

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一个这样的理论黑洞就是被带电荷的黑洞,该黑洞被某种称为anti-de Sitter的空间包围。无需过多考虑细节,这种空间就具有恒定的负几何曲率,就像马鞍一样,我们知道这并不是对我们宇宙的很好描述。(具有反de Sitter空间的宇宙在所有其他方面都相同的情况下,将具有负的宇宙常数,这意味着任何物质都倾向于凝结成黑洞,而已知的加速膨胀则使宇宙四分五裂。)

这个马鞍形的空间在我们的宇宙中不存在,但事实证明,这些奇特的黑洞仍然具有令人惊讶的复杂结构,值得探索。

值得探索的原因之一是带电黑洞与旋转黑洞有很多相似之处,旋转黑洞在我们的宇宙中确实存在,但是带电黑洞在科学上更容易解决。因此,通过研究带电黑洞,我们可以获得对现实世界中旋转黑洞的一些见解。

物理学家发现,当这些黑洞变得相对凉爽时,它们会在其表面周围形成量子场的“阴霾”。这种烟雾会粘在表面上,并通过黑洞自身永不疲劳的重力向内拉动,但由于同一黑洞的电排斥力而向外推。在表面上稳定工作的量子场的雾也被称为超导体。超导体具有实际应用(黑洞可以无电阻地传输电流),因此了解超导体在这些奇特的情况下如何发挥作用有助于我们理解其科学结构,从而有可能在实际应用中带来新的见解。

在8月28日发布到数据库arXiv的一项研究中,一组研究人员最近使用超导语言来发现这些假想黑洞表面下方的东西。

虫洞

“正常”的带电黑洞,在我们的宇宙中可能被各种花园时空包围着,内部有一些怪异之处。首先,在事件视界之外(每个黑洞的边界,一旦您掉入其中,就无法离开),这就是所谓的内部视界,即一个强大的量子能量区域。除此之外,还有虫洞,是通向宇宙中其他孤独区域的白洞的桥梁(至少根据科学方法而言)。

我们真的不知道在现实生活中是否存在像这样的虫洞,因为带电黑洞的科学在内部视野中破裂了,在我们开发新的物理学之前,我们将学不到更多的东西。幸运的是,被反de Sitter空间包围的带电黑洞(现在我们称为超导体黑洞)可以避免此问题。

最近收到一个好消息,超导体黑洞的内部视界破裂了,使您可以像在普通的固定黑洞中一样顺畅地驶过它。坏消息是,超导体黑洞中的虫洞桥也会自行破裂,因此您无法将自己运送到遥远的恒星。

一个奇怪的宇宙!科学家发现迷你分形宇宙可能位于带电的黑洞内

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但这并不意味着您没有发生任何有趣的事情。就在本来是内部视界的内部,超导体黑洞的内部却有点泡沫。

通常,现实生活中的超导体中的粒子会发生振荡,从而支持波来回摆动,这种效应被称为“约瑟夫森振荡”。在这些黑洞的深处,空间本身来回振动。

一个奇怪的宇宙

但是,一旦您摆脱了振动的时空,接下来的事情将是真正的神秘。研究人员发现,超导体黑洞的最内层区域可能具有怪异的微型膨胀宇宙,在该地方空间可以在不同方向上以不同的速率拉伸和变形。

此外,根据黑洞的温度,这些空间中的某些区域可能会触发新一轮的振动,从而产生新的扩展空间斑块,从而触发新一轮的振动,进而产生新的斑块不断扩大的空间等等,规模越来越小。

那将是一个微型的分形宇宙,从大尺度到小尺度无休止地重复。完全不可能描述穿越这样一个风景是什么样的,但肯定会很奇怪。

在这个奇怪的分形的中心,混乱的混乱是奇点:无限密度的点,即落入黑洞的每一点物质所在的地方。不幸的是,即使使用超荷电的超导科学技术,研究人员也无法描述奇异情况。所有已知的物理学都崩溃了,需要新的引力理论来充分描述。

谁知道您会在超导体黑洞的中心找到什么,但至少您会喜欢这次旅行。



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