研究:黑洞不僅會散熱還會釋壓

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【大紀元2021年09月27日訊】(大紀元記者笛睿編譯報導)最近一份研究第一次提出黑洞會向周圍的環境空間釋放壓力的概念。研究人員認為,這是愛因斯坦的相對論和現代量子力學嘗試結合起來的一項重要發現。

科學家最初對黑洞的認識是,它是恆星死亡後一種神祕的產物,它毫無生氣,具有各種各樣的「無盡」的概念,比如進入它的邊界——事件視界,任何物質都被吸入,連光也無法逃逸;又比如其中心具有一個「奇點」,代表著無限大的引力、無限小的面積,和無限大的密度等等各種抽象的特點。

到了1974年,著名物理學家霍金(Stephen Hawking)則提出,黑洞其實也會向外輻射熱量。現在,英國薩塞克斯大學(University of Sussex)的研究人員通過計算發現,黑洞不僅會散發熱量,還會釋放壓力。

薩塞克斯大學物理學和天文學系教授卡爾梅特(Xavier Calmet)和柯伊伯斯(Folkert Kuipers)利用史瓦西黑洞(Schwarzschild)模型進行研究。史瓦西黑洞直接由死亡的恆星坍塌而來,不帶電、不自旋,是最簡單的一種黑洞模型。

他們發現,在用量子引力修正黑洞熱力學熵公式的過程中,總是出現一些額外的數值。他們猜想這可能是黑洞釋放出的壓力的體現。經過更多的計算,他們終於證明了這個猜測:從量子引力理論的角度來看,黑洞具有壓力特性。

卡爾梅特說:「這項發現擴展了科學界對黑洞的認知。」

「霍金憑直覺認為黑洞並不是『一無所有』,而是具有光譜特性,這是一個具有里程碑意義的想法。在這個方向的指引下,黑洞成為了現代科學家研究怎樣把量子力學、相對論和熱力學融會貫通的一個理想的模型。」

「如果你僅從相對論的角度去看黑洞,你只能看到它們的中心具有奇點,在那裡,很多物理學定律全都失效。我們希望通過引入量子力學,為黑洞提出一套新的描述。」

「這項研究是朝著這個方向邁出的一步,儘管我們所發現的黑洞釋放的壓力數值很小,但是它畢竟是事實存在的物質,這將打開探索新理論無盡的可能性,將會影響並擴展天體物理學、粒子物理學和量子物理學等多個領域的研究。」

這份研究9月9日發表於《物理評論D刊》(Physical Review D)。◇

責任編輯:朱涵儒

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