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“破解”时空停滞或存在

探秘寻真II2019-06-07 19:56:01

科学网(kexue.com)讯 2月5日消息,黑洞是宇宙中最神秘的天体之一。它源自大量物质被压缩进入一个极小的区域,令其物质密度达到极高的状态。黑洞演化的终点或许是成为一种让人费解的,时间呈现停滞的时空状态。日前一项最新的研究提出了一种新方法,可以了解某个黑洞离到达演化的终点还有多远。

据国外媒体报道,尽管观测显示黑洞应当是宇宙中非常普遍的现象,但科学家们目前尚无法确切理解黑洞的内部状况。爱因斯坦的广义相对论通常会被用来理解黑洞的物理特性。


“但这是超出我们现有的物理知识的,”朱安·安东尼·瓦伦丁·克农(Juan Antonio Valiente Kroon)说。他是伦敦大学玛丽皇后学院的数学家。“要想理解黑洞内部发生的状况,我们需要发明新的物理方法。”


幸运的是,对于黑洞演化最终状态的物理学描述可能相对更简单一些。科学家们注意到,广义相对论的一个解可以得出一种状态,称为“克尔时空”(Kerr spacetime)。学术界现在相信,克尔时空便是黑洞演化到终点时呈现的状态。


“一般而言,相对论方程及其复杂,因此对于一个相对论系统,你应用这些方程的唯一方法便是借助计算机,”瓦伦丁·克农告诉记者说。“正因为如此,像克尔解这样的情况实在是一种例外。克尔解是广义相对论少数几个清晰明确的解之一,拥有直接的物理学意义。”


克尔时空是“时间独立”(time-independent)的,这意味着克尔时空中的任何东西都不会随时间发生改变。这也就意味着,时间停滞了。处在这种状态的黑洞事实上处于静止状态。

瓦伦丁克农说:“有人可能会说,黑洞一旦演化到这一阶段,就不会再发生任何改变。”


在他们的最新研究中,瓦伦丁·克农和他在玛丽皇后学院的同事,托马斯·贝克达尔(Thomas Backdahl)已经找到一个方程,可以描述一个黑洞距离达到克尔时空状态还有多远。这一过程可以很快发生,甚至在数秒内完成,一切完全取决于其质量。


为了应用这一方程,科学家们首先必须考察黑洞周围的一个区域,成称为“视界”。视界一般被定义为黑洞的边界,任何物质,甚至光线,一旦进入视界范围,将无法逃逸。


瓦伦丁·克农和贝克达尔已经将他们的研究结果发表在了1月19日出版的《英国皇家学会会报》A版。研究人员认为这项研究将有助于对黑洞的计算机模拟,并使其更逼近真实的观测数据。

(科学网-kexue.com 蜘蛛侠)

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