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研究表明,只要黑洞足够大,旋转速度足够快,它就可以在超空间中运行。

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北京时间1月22日,据外媒报道,利用黑洞作为另一个维度的门户,时空或宇宙是科幻作品中最受欢迎的场景之一。这种幻想可能比我们想象的更接近现实。研究人员说,旋转的黑洞可以作为超空间旅行的入口。马萨诸塞大学达特茅斯分校的一项研究发现,只要黑洞足够大,旋转速度足够快,它们就可以实现“温和的”超空间旅行。这部电影是根据诺贝尔奖获得者和天体物理学家基普索恩写的一本书改编的。黑洞庞大的物理性质是这部电影情节的核心。黑洞可能是宇宙中最神秘的物体之一。它们是一颗垂死恒星在引力作用下无限坍缩的产物,最终会产生一个真正的奇点,也就是说,当整个恒星压缩到一个点时,它会变成一个无限密集的物体。具有高密度和高温度的奇点相当于在时空平面上钻孔或使超空间旅行成为可能。也就是说,我们可以在时空中走捷径,以便在短时间内实现宇宙尺度的运动。研究人员此前认为,任何想利用黑洞作为时空旅行的通道的航天器都必须处理自然界最糟糕的方面。奇点的高温和密度会使航天器经历一系列的痛苦。在潮汐的作用下,航天器将不断地被拉长和压缩,直到最后变成蒸汽和烟雾。但马萨诸塞大学达特茅斯分校和乔治亚州格温特学院的一组研究人员发现,并非所有的黑洞都是“天生平等的”。例如,如果人马座是银河系中心的一个黑洞,并且它不断旋转,那么进入它的航天器将面临一个完全不同的情况。因为黑洞中的奇点是如此的温和以至于航天器可以顺利通过。这是因为,理论上,旋转黑洞内的奇点非常微弱,不会对与之交互的物体造成损害。乍一看,这个事实似乎与直觉相矛盾。但我们可以用日常经验做一个类比:如果你让你的手指快速穿过蜡烛的火焰中心,即使火焰温度可能高达2000摄氏度,它也不会烧坏你的手指。20多年来,物理学家GauravKhanna和LiorBurko一直在研究黑洞的物理原理。2016年,肯纳大学的博士生Caroline Mallary受到了克里斯托弗诺兰(Christopher Nolan)的电影《星际迷航》(Trek)的启发,来测试库珀(Matthew McConnor)是否幸存下来掉进了一个巨大的黑洞。正如电影中所设定的那样,巨黑洞是一个快速旋转的超大质量黑洞,其质量约为太阳质量的1亿倍。(电影《星际穿越》是根据诺贝尔奖获得者和天体物理学家基普索恩的一本书改编的。这个情节的核心是黑洞的物理性质。)根据20年前物理学家阿莫斯奥里(Amos Ori)的研究和他强大的计算机技能,马拉利建立了一个计算机模型来模拟宇宙飞船或任何大型物体掉入一个大的旋转黑洞的主要物理效应。研究发现,在各种情况下,落入旋转黑洞的物体通过黑洞内部视界的奇异性时,不会受到无限的影响。此外,在适当的情况下,这些影响甚至可以忽略,对象可以相当顺利地通过这个奇点。事实上,掉入黑洞的物体可能根本不会受到显著影响。这样,利用大旋转黑洞进行超空间飞行的可行性大大提高。马拉里还发现了一个以前没有被充分认识到的特征:在一个旋转的黑洞中,奇点会使掉入其中的航天器不断地被拉伸或压缩,而且周期会越来越快。但对于超大质量黑洞,如巨黑洞,这种效应的强度非常小。因此,航天器和机组人员都不会感受到撞击。关键是这些影响的强度不会无限期地增加。事实上,它的强度是有限的,尽管航天器在接近黑洞时压力会无限增大。马拉利模型中有几个关键的简化假设,需要在这里提到。关键假设是该模型中考虑的黑洞与外界完全隔离,因此不会被附近的重力源持续干扰,甚至不会受到任何辐射的影响。尽管这一假设大大简化了这一情况,但必须指出的是,大多数黑洞都被尘埃、气体和辐射等宇宙物质所包围,这一点远不简单。因此,马拉里的工作自然需要进一步扩展,以便在更真实的黑洞背景下进行类似的研究。马拉里利用计算机模拟分析了黑洞对物体的影响,这是黑洞物理学中的一个常见做法。显然,我们没有能力在黑洞内或黑洞附近进行实验,因此科学家必须利用理论和计算机模拟进行预测和新发现,然后丰富我们对黑洞的理解。


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