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什么样的几何结构会是黑洞的对立面,阻止能量/物质进入空间区域?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2021-01-03 09:01:48

你说得很对,这种情况是可能发生的!你描述的假设对象被称为“白洞”,是广义相对论方程的有效解。但是有一个但是…

让我借用我之前的答案,因为我认为这有助于理解我们如何以及为什么可以用数学描述白洞,但为什么它们可能不是真实存在的。这涉及到一个小的迂回。

想象一下从山顶上扔一个球。

什么样的几何结构会是黑洞的对立面,阻止能量/物质进入空间区域

如果你知道起始点和初始速度,你就可以计算出它何时何地撞击地面,这是你可能已经解决的典型物理学入门问题。在这样做的过程中,你可能首先找到时间,当你最终解出一个二次方程时,你会得到两个答案,比如-0.243秒和1.323秒。然后,我们将放弃否定答案,并看到球在扔出1.32秒后落地。但是负时间意味着什么呢?

什么样的几何结构会是黑洞的对立面,阻止能量/物质进入空间区域

这就是数学在物理中的非凡力量。我们取代现实世界的一种神奇的“巫毒娃娃”(是的,一个可怕的不尊重伏都教和实际上欧洲的复杂的宗教神话,宝宝,但没有人会知道我的意思如果我说……那真是一个神奇的娃娃,你可以做一些事情来,这些东西反映在现实世界中。

数学中不包含球或山或其他任何真实的东西,但它可以告诉你你所寻找的t的价值。然后将这个答案转换回现实世界。当你这样做的时候,你提供的信息没有进入你的数学模型。比如“t表示已经过去的秒数”,“sy是高于平地的高度”,因此t应该是正的。负数与实际问题中的任何东西都不匹配,它是数学世界的一部分。但是这个值可以代表现实世界中的某些东西。这可能是另一个现实世界的问题的答案,这个问题制造了相同的数学模型,比如“一个球在过去的某个时间从高度为0的地方扔出去,在t=0时它以一定的速度经过你,它什么时候离开地面的?”对于一些现实世界的问题,数学世界的答案是有意义的。

现在,拿回你的球,把它带到最近的黑洞去。把球扔出去,看着它沿着一条路径最终穿过视界(抱歉,这次你不能把球拿回来)。你可以计算球的运动轨迹等等,并回答有关运动轨迹的问题——只是这一次你需要广义相对论方程(可能还需要一台超级计算机)来解决。但就像抛出的球从山上math-world答案会给你两次球穿过视界,在未来(遥远的未来,其实,当你观察它),一个在遥远的过去当数学描述球的视界弧,通过你的手在t = 0和回落。

这条道路的出现是数学世界广义相对论方程的一个真正的解决方案。这种反向数学描述了一个具有事件视界的区域,事物从那里出现,而不是“掉进”那里。这种东西有时被称为白洞。物体会出现在无限的过去(被外部观察者看到)。没有时空路径会进入事件视界,就像在我们最初的问题中没有时空路径会从黑洞视界出来一样。正如一个经典的黑洞永远不会变小(尽管霍金辐射和其他效应可以做到这一点),一个经典的“白洞”也永远不会变大。特别是在广义相对论的规则下(我们一开始用它来描述它),它永远不会形成,就像经典黑洞永远不会被摧毁一样。

对于现实世界的事物来说,不能有开端是一个问题,所以经典白洞不太可能存在。也许还有一些不属于经典GR的其他效应,可能会让它们通过某种偷偷的量子后门出现(就像霍金辐射允许黑洞蒸发一样),但我们不知道有任何这样的效应。而且,让随机量子效应(比如为霍金辐射提供能量的量子效应)真正创造出新的东西而不是驱散已经存在的东西,也更难……隐喻性的熵之神将很难满足。

现在,描述带电和旋转黑洞的解可以自然地扩展到具有类似的“反向解”,在这种情况下,甚至可能有可能导致这种反视界的路径。这样的路径可以让物体进入黑洞的事件视界,遵循数学上可能的路径,然后从反视界的白洞中出来。我们称之为虫洞。但我们有充分的理由相信,这些解决方案不是物理上的。在真实的黑洞中,不稳定性的产生会移除这些可能的解决方案,而在任何投射中,理论都对现实世界中这样的解决方案可能指的是什么保持沉默。

所以,回到我们的TL/DR:从数学上讲,我们可以描述你所询问的区域,但没有已知(甚至想象)的机制来创建这样的区域。
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