你知道黑洞的事件視界到底是什麼嗎?黑洞的降維,二維空間的入口

科普蘇生 發佈 2023-12-19T23:39:09.514636+00:00

黑洞是宇宙中最恐怖的天體,既神秘又讓人好奇,神秘的是我們看不穿黑洞的事件視界, 好奇的原因同樣如此。人類好奇心非常強,如果某天我們能靠近黑洞,不排除會有敢死隊冒死跑去探險。

你知道嗎?黑洞的事件視界就是二維空間、而且黑洞中心並不一定擁有那個奇點。黑洞是宇宙中最恐怖的天體,既神秘又讓人好奇,神秘的是我們看不穿黑洞的事件視界, 好奇的原因同樣如此。人類好奇心非常強,如果某天我們能靠近黑洞,不排除會有敢死隊冒死跑去探險。

事件視界內的情況我們永遠都看不到,並且就算我們跑到那裡也出不來,無法將有用的信息帶出來。主流觀點認為黑洞是一個致命的質量點,比如銀河系中心的人馬座A*黑洞,擁有差不多400萬倍太陽質量,但根據主流觀點,這400萬倍太陽質量的物質都集中在一個比原子還小的點上。這明顯讓我們很詫異,且無法證實。另一種野路子的觀點認為,黑洞沒有物質,而是一個漩渦狀的漏洞,就像你家的抽水馬桶一樣,一放水,水流咕嚕嚕地旋轉著進入了下水道,並且會產生極強的吸力,但這似乎也無法自圓其說。

我們今天來聊聊另一種觀點,黑洞的二維空間假說。這個假說的前提還是愛因斯坦的等效理論,也就是狹義相對論。首先我們要搞清楚,黑洞其實並沒有吸引光線的能力,光之所以經過黑洞時會有透鏡效應,是因為黑洞扭曲了空間。光沿著直線傳播,當黑洞旁邊的空間被引力扭曲後,光仍然會沿著扭曲後的空間前進。舉個例子,你在紙上畫一條直線,當你將這張紙捲起來的時候,這條線會變得彎曲。但在紙上它仍是一條直線,光如果沿著這條直線傳播,在我們看來它被彎曲了,但在光的角度上,它還是直的。

黑洞周圍的空間就被扭曲成這樣,而事件視界則是空間被扭曲成了閉合迴路的臨界點,也就是說在事件視界上,空間的直線被扭曲成了一個環。事件視界是個什麼界限呢?這和衛星的軌道一樣,當你站在山頂向前扔一顆石子,石子會以拋物線的方式掉落,當你力量足夠大,賦予石子的初速度足夠快,石子會繞地球轉一圈並砸中你的後腦勺,這個速度就是食指逃逸地球引力的臨界值。也就是我們說的第一宇宙速度。如果將地球換成黑洞,石子換成光,由於黑洞的重力加速度太大,光發出後在光速下,光一樣也是一個向下的拋物線,只有站在事件視界的位置上向前扔出的光子,才能繞黑洞一圈再回到原點。換言之事件視界剛好是光速能逃逸的臨界位置。

光和石子有本質區別,石子受引力影響,所以符合牛頓力學的原理,而光並不受引力影響,能影響光傳播路徑的只有空間。所以在物理上,事件世界是物質用光速逃逸的臨界點。在空間上,事件世界是一個空間閉合迴路,也就是一個球面空間。光一旦進入這個球面,最好的結局是在球面上轉圈,但凡角度稍微變化一點,光就會向事件視界中心的質點飛奔。真是如此嗎?可為什麼又說事件視界是時間的臨界點呢?時間在事件視界停止了嗎?如果停止了,事件視界內的天體運行豈不是會變慢?其實並不是進入事件視界導致時間停止,而是事件視界是三維和二維的交界處,時間在這裡自然是要停止,因為這是三維時空的終點。

黑洞的特性非常奇怪,如果將事件視界內所有範圍看成一個整體,黑洞的物理特性符合物理規則。如果將事件視界內拆開去看,黑洞貌似又違反了物理規則。比如黑洞奇點,就是一個無法用物理規則解釋的物體。實際上這並不矛盾,不符合三維宇宙的規則原因是事件視界為界限,內部所有的物質和空間,實際上已經並不屬於三維宇宙。事件視界其實就是黑洞創造的二維空間。我們說三維空間是有三個坐標軸的空間,黑洞拉扯扭曲空間時,由於極限壓縮,其中垂直於黑洞之心的維度被壓縮,另外兩個維度平行於質心,被彎曲成了一個球面,這個球面就是事件視界。由於缺少了垂直於球面切線的空間維度,光的路徑只能在球面上轉圈,沒有向外的路徑,所以光一旦進入這個閉環空間就再也無法出來。

黑洞事件視界就是進入二維空間的入口,黑洞不斷吞噬的物質進入了中心的質心嗎?之所以我們認為黑洞是一個質量點,是通過三維宇宙的物理規律計算得到的。如果黑洞是一個二維空間,那麼在三維中的物理特性是一個點就說得過去,並且按照事件視界是二維空間的理論來說,物質進入事件視界後,質量仍保留在其中。隨著物質越來越多,質量越來越大,引力越來越強,事件視界的範圍就越來越大。

那麼事件視界形成的二維空間有多大呢?這麼說吧,這個二維空間身處其中的話,就是一個有限無界的空間。我們看到事件視界的形狀是球狀,還給它弄了一個史瓦西半徑,但由於這個空間是被強引力彎曲的,如果在其內部看來,很可能是反向彎曲的。也就是說如果站在事件視界內看向外面,我們的三維宇宙就是一個球狀空間,這個球很可能就是白洞。

以此類推,我們所處的三維宇宙就是四維宇宙中黑洞的事件視界。如果哪天找到了白洞,那個白洞就是四維空間進入三維宇宙的入口。

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