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揭秘宇宙假想物质"弦电缆" 威力无边可摧毁黑洞

http://www.kexue.com 2014-01-07 09:13:43 凤凰科技  发表评论


黑洞竟也有天敌

  黑洞,作为宇宙里贪得无厌的怪兽,几乎是无法利用我们现有的武器杀死。唯一能够加速黑洞死亡的便是由宇宙弦——一种由弦理论预测的假想物质——组成的电缆。发现黑洞将帮助科学家们更好的理解物理定律在宇宙极端环境里是如何进行的。

  见证一个黑洞的死亡最简单的方法就是耐心等待,我们常常认为黑洞引力非常强以至于没有任何经过视界的东西能够逃离,并且黑洞的体积从未减少。但1976年斯蒂芬-霍金提出,黑洞因量子力学的效应将释放辐射,从而最终将蒸发消失。

  但问题在于,通过蒸发而死亡的过程是令人难以置信的缓慢。一个具有太阳质量的黑洞蒸发死亡的过程需要花费宇宙年龄的1057倍。

  死亡水桶

  1983年,加拿大温哥华英属哥伦比亚大学的威廉-安鲁(William Unruh)提出了一种加速该过程的方法。他想象了将一个水桶放入黑洞的辐射区内然后吮吸走某些粒子。安鲁假设这个水桶是牢不可破的,且吊着水桶的电缆是没有质量的——这些特性在真实的宇宙里是明显不可能的。

  现在美国斯坦福大学的亚当-布朗(Adam Brown)调查了倘若利用地球上已知最坚固的材料,这一设想是否可行,不出所料的是,答案是否定的。即使由碳纳米管制成的电缆也无法忍受黑洞附近强大的引力,碳纳米管具有已知最高的抗张强度和质量比。

  “要么底部太薄以至于单一的光子就能熔化它,或者顶部太厚以至于整个绳子将经历引力坍塌形成自身的黑洞,”布朗说道。唯一能完成这一设想的是弦理论里的基本弦,后者被假设为能够在黑洞附近支撑自身的重量。但即便如此,它们还是不够强壮无法将水桶放入霍金辐射区域内。最好的方法是一次引导一个额外的光子离开黑洞,就像水滴沿着牵引线移动。

  缓慢的弦

  增加更多的弦会增加蒸发率——但也只会到达特定的临届点。太多弦会导致自我坍塌形成黑洞,最终太多数量的吸引光子的弦将不会对黑洞自身的生命周期造成太大的影响。“它毁坏黑洞的速度并不见得比黑洞自身灭亡的速度快,”布朗说道。这对物理学家来说可能如释重负。发现从黑洞中提取能量是可能的,这或许有碍于我们对视界附近物质的行为的理解。

  “如果你可以迅速的毁灭黑洞并获得其中的信息,那么从我们认为我们所了解的黑洞热力学角度来说,这或许有些令人担忧。”布朗说道。相反他的结果表明目前对视界的物理学描述还是走在正确的道路上的。“这是非常有趣的贡献,”安鲁说道。“思考这些问题对于我们如何认识黑洞具有启示意义。”

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