黑洞的終極狀態:時間停滯

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【大紀元2011年02月06日訊】黑洞普遍存在於宇宙中,也是其中最神秘的天體之一,然而其內部狀況也一直是個迷。 如今科學家相信,當黑洞演化到終止時,時間將呈現停滯的狀態。現在,一項最新的研究提出了一種新方法,可以了解某個黑洞離這演化的終點還有多遠。

美國太空網報導,甚麼是黑洞?簡單地說,黑洞就是當大量物質被壓縮進入一個極小的區域,從而使其物質密度達到極高的狀態。愛因斯坦的廣義相對論通常會被用來理解黑洞的物理特性。

倫敦大學瑪麗皇后學院的數學家克農(Juan Antonio Valiente Kroon)說:「這是超出我們現有的物理學知識的,要想理解黑洞內部發生的狀況,我們需要發明新的物理方法。」

雖然如此,但對于黑洞演化最終狀態的物理學描述可能相對更簡單一些。科學家們注意到,利用廣義相對論方程的一個解法可以得出一種狀態,稱為「克爾時空」(Kerr spacetime)。學術界現認為,克爾時空便是黑洞演化到終點時呈現的狀態。

克爾時空是「時間獨立」(time-independent) 的,也就是在該時空中任何東西都不會隨時間發生改變。時間停滯了,一切皆靜止。處在這種狀態的黑洞事實上處于靜止狀態。

在他們的最新研究中,克農和他在瑪麗皇后學院的同事,貝克達爾 (Thomas Backdahl) 已經找到一個方程,可以描述一個黑洞距離達到克爾時空狀態還有多遠。這一過程可以很快發生,甚至在數秒內完成,一切完全取決于其質量。

為了應用這一方程,科學家們首先必須考察黑洞周圍的區域,成稱為「視界」。視界一般被定義為黑洞的邊界,任何物質,甚至光線,一旦進入視界範圍,將無法逃逸。

克農說:「一般而言,相對論方程極其復雜,因此對於一個相對論系統,應用這些方程的唯一方法便是藉助計算機,正因為如此,像克爾解這樣的情況實在是一種例外。克爾解是廣義相對論少數幾個清晰明確的解之一,擁有直接的物理學意義。」
 
科學家們認為這項研究將有助於對黑洞的計算機模擬,並使其更逼近真實的觀測數據。

天文學家們認為大多數星系,包括我們所在的銀河系,其核心存在超大質量黑洞。一些研究者認為這些黑洞正是克爾黑洞。

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