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    研究表明,只要黑洞足夠大,旋轉速度足夠快,它就可以在超空間中運行。

    北京時間1月22日,據外媒報道,利用黑洞作為另一個維度的門戶,時空或宇宙是科幻作品中最受歡迎的場景之一。這種幻想可能比我們想象的更接近現實。研究人員說,旋轉的黑洞可以作為超空間旅行的入口。馬薩諸塞大學達特茅斯分校的一項研究發現,只要黑洞足夠大,旋轉速度足夠快,它們就可以實現“溫和的”超空間旅行。這部電影是根據諾貝爾獎獲得者和天體物理學家基普索恩寫的一本書改編的。黑洞龐大的物理性質是這部電影情節的核心。黑洞可能是宇宙中最神秘的物體之一。它們是一顆垂死恒星在引力作用下無限坍縮的產物,最終會產生一個真正的奇點,也就是說,當整個恒星壓縮到一個點時,它會變成一個無限密集的物體。具有高密度和高溫度的奇點相當于在時空平面上鉆孔或使超空間旅行成為可能。也就是說,我們可以在時空中走捷徑,以便在短時間內實現宇宙尺度的運動。研究人員此前認為,任何想利用黑洞作為時空旅行的通道的航天器都必須處理自然界最糟糕的方面。奇點的高溫和密度會使航天器經歷一系列的痛苦。在潮汐的作用下,航天器將不斷地被拉長和壓縮,直到最后變成蒸汽和煙霧。但馬薩諸塞大學達特茅斯分校和喬治亞州格溫特學院的一組研究人員發現,并非所有的黑洞都是“天生平等的”。例如,如果人馬座是銀河系中心的一個黑洞,并且它不斷旋轉,那么進入它的航天器將面臨一個完全不同的情況。因為黑洞中的奇點是如此的溫和以至于航天器可以順利通過。這是因為,理論上,旋轉黑洞內的奇點非常微弱,不會對與之交互的物體造成損害。乍一看,這個事實似乎與直覺相矛盾。但我們可以用日常經驗做一個類比:如果你讓你的手指快速穿過蠟燭的火焰中心,即使火焰溫度可能高達2000攝氏度,它也不會燒壞你的手指。20多年來,物理學家GauravKhanna和LiorBurko一直在研究黑洞的物理原理。2016年,肯納大學的博士生Caroline Mallary受到了克里斯托弗諾蘭(Christopher Nolan)的電影《星際迷航》(Trek)的啟發,來測試庫珀(Matthew McConnor)是否幸存下來掉進了一個巨大的黑洞。正如電影中所設定的那樣,巨黑洞是一個快速旋轉的超大質量黑洞,其質量約為太陽質量的1億倍。(電影《星際穿越》是根據諾貝爾獎獲得者和天體物理學家基普索恩的一本書改編的。這個情節的核心是黑洞的物理性質。)根據20年前物理學家阿莫斯奧里(Amos Ori)的研究和他強大的計算機技能,馬拉利建立了一個計算機模型來模擬宇宙飛船或任何大型物體掉入一個大的旋轉黑洞的主要物理效應。研究發現,在各種情況下,落入旋轉黑洞的物體通過黑洞內部視界的奇異性時,不會受到無限的影響。此外,在適當的情況下,這些影響甚至可以忽略,對象可以相當順利地通過這個奇點。事實上,掉入黑洞的物體可能根本不會受到顯著影響。這樣,利用大旋轉黑洞進行超空間飛行的可行性大大提高。馬拉里還發現了一個以前沒有被充分認識到的特征:在一個旋轉的黑洞中,奇點會使掉入其中的航天器不斷地被拉伸或壓縮,而且周期會越來越快。但對于超大質量黑洞,如巨黑洞,這種效應的強度非常小。因此,航天器和機組人員都不會感受到撞擊。關鍵是這些影響的強度不會無限期地增加。事實上,它的強度是有限的,盡管航天器在接近黑洞時壓力會無限增大。馬拉利模型中有幾個關鍵的簡化假設,需要在這里提到。關鍵假設是該模型中考慮的黑洞與外界完全隔離,因此不會被附近的重力源持續干擾,甚至不會受到任何輻射的影響。盡管這一假設大大簡化了這一情況,但必須指出的是,大多數黑洞都被塵埃、氣體和輻射等宇宙物質所包圍,這一點遠不簡單。因此,馬拉里的工作自然需要進一步擴展,以便在更真實的黑洞背景下進行類似的研究。馬拉里利用計算機模擬分析了黑洞對物體的影響,這是黑洞物理學中的一個常見做法。顯然,我們沒有能力在黑洞內或黑洞附近進行實驗,因此科學家必須利用理論和計算機模擬進行預測和新發現,然后豐富我們對黑洞的理解。

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    發布時間:14:19:24


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