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黑洞奇点违背物理学,新的研究可能最后会消除它们

来源:网络 编辑:小彩 更新:2026-07-30

新的研究表明,黑洞是一种奇怪的宇宙物体,可能并不像看上去的那样。

(图片uux.cn美国航空航天局/喷气推进实验室加州理工学院)据美国太空网(安德烈·费尔德曼):黑洞是宇宙中最神秘的物体之一,能够使周围的空间结构剧烈变形,甚至连光都无法逃脱它们的引力控制。

但事实证明,科学家们对这些神秘物体的大部分了解可能是错误的。

根据4月发表在《物理评论D》杂志上的一项新研究,黑洞实际上可能是完全不同的天体,被称为引力星。

研究合著者、波兰格但斯克大学物理学教授Jo o Luís Rosa在一封电子邮件中告诉《实时科学》:Gravastar是(2001年)作为黑洞的替代品引入的假想天体。

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它们可以被解释为由真空能量或暗能量组成的恒星:推动宇宙加速膨胀的能量类型相同。

用gravastars解决黑洞悖论德国物理学家和天文学家卡尔·史瓦西于1915年根据阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论的计算首次预测了黑洞。

多年来,天文观测似乎证实了类似黑洞的物体的存在。

然而,史瓦西对这些空间物体的描述有一些不足之处。

特别是,黑洞的中心被预测为一个密度无限高的点,称为奇点,黑洞的所有质量都集中在这里,但基础物理学告诉我们,无穷大是不存在的,它们在任何理论中的出现都标志着它的不准确或不完整。

罗莎说:这些问题表明,黑洞模型中存在错误或不完整的地方,有必要开发替代模型。

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gravastar是提出的许多替代模型之一。

gravastar的主要优点是它们没有奇点。

暗能量是一种奇怪的现象,被认为是宇宙加速膨胀的原因。

但它是否也会像gravatar理论所暗示的那样,将黑洞连接在一起?(图片uux.cn美国国家航空航天局/欧空局/哈勃;

致谢:朱迪·施密特(哥斯拉))像普通黑洞一样,巨星应该出现在大质量恒星进化的最后阶段,当它们内部物质的热核燃烧过程中释放的能量不再足以克服重力,恒星坍塌成密度更大的物体时。

但与黑洞不同的是,Gravastar预计不会有任何奇点,而是被认为是物质的薄球体,其稳定性由其内部的暗能量维持。

为了找出Gravastar是否是奇异黑洞的可行替代品,Rosa和他的同事研究了粒子和辐射与这些假设物体的相互作用。

利用爱因斯坦的理论,作者们研究了如果超大质量黑洞实际上是巨星,那么围绕这些黑洞的巨大热物质质量将如何出现。

他们还仔细研究了热点的性质——以接近光速围绕黑洞运行的巨大气泡。

他们的发现揭示了Gravastar和黑洞的物质发射之间惊人的相似性,这表明Gravastar与科学家对宇宙的实验观测并不矛盾。

此外,研究小组发现,gravastar本身应该看起来几乎像一个单一的黑洞,产生可见的阴影。

罗莎说:这种阴影不是由光被困在视界中引起的,而是由一种稍有不同的现象引起的,这种现象被称为‘引力红移’,导致光在穿过具有强大引力场的区域时失去能量。

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事实上,当这些替代物体附近区域发出的光到达我们的望远镜时,它的大部分能量会被引力场损失,导致这种阴影的出现。

Schwarzschild的黑洞模型和gravastars之间惊人的相似之处突出了后者作为一种现实的替代方案的潜力,不受奇点的理论陷阱的影响。

然而,这一理论需要实验和观测的支持,研究作者认为这些实验和观测可能很快就会实施。

虽然巨星和奇异黑洞在许多方面可能表现相似,但发射光的细微差异可能会使它们区别开来。

罗莎说:为了通过实验测试我们的结果,我们期待着引力物理学的下一代观测实验。

她指的是智利超大望远镜中增加的黑洞狩猎事件视界望远镜和GRAVITY+仪器。

这两个实验旨在密切观察星系中心附近发生的事情,特别是我们自己的银河系。

读懂量子纠缠的核心,彻底告别“超光速”误区

经常刷量子科普的朋友,大概率听过两个高频词:量子纠缠和超光速。

网络上随处可见这样的说法:“两个纠缠粒子相隔亿万光年,状态仍能瞬间同步,实现超光速通信,颠覆相对论!” 很多人看完都一头雾水:量子纠缠的瞬时联动,看着明明是超光速,为什么科学界一直说不违反相对论? 今天我们就用零基础能看懂的逻辑,拆解量子纠缠最核心的特性——非定域性。

一次性讲透:量子非定域性是真的、量子纠缠的超距关联是真的,但它绝对不等于超光速传信。

读完这篇,你就能避开90%的量子力学科普误区。

一、什么是量子非定域性?量子世界的“超距关联” 在我们熟悉的经典物理世界里,一切作用都遵循定域性原理。

简单来说:一个物体只能被它周围的环境、接触的力所影响,不存在隔空瞬时作用。

所有能量、信息、力的传递,都需要介质、需要时间,且速度无法超越光速。

这也是经典物理学和相对论的底层基石。

但量子世界彻底打破了这个规则,诞生了量子力学的核心特性——非定域性。

所谓量子非定域性,指的是处于纠缠态的两个量子粒子,会形成一种绝对的超距内禀关联。

无论两个粒子相距几公里、几光年、甚至亿万光年,没有任何物理介质连接,不受电磁、引力屏蔽影响,只要对其中一个粒子进行测量,另一个粒子的量子状态会瞬间同步坍缩、瞬间对应变化。

当年爱因斯坦首次发现这种诡异特性时,直呼其为“幽灵般的超距作用”,甚至一度质疑量子力学理论并不完备。

而近百年的无数实验(贝尔实验、阿斯佩实验等)反复证实:量子非定域性是真实存在的物理现象,不是理论假设,不是科学猜想。

这也是量子纠缠最神奇、最区别于经典世界的核心本质。

没有非定域性,就没有量子纠缠,更没有后续的量子通信、量子计算技术。

二、大众最大误区:把“瞬时关联”当成“超光速传信” 既然粒子状态能瞬间联动,速度远超光速,为什么不能实现超光速通信? 这是所有量子误区的根源:混淆了量子关联和信息传递。

我们必须分清两个完全不同的概念:状态关联和有效信号传输。

很多科普营销号的错误逻辑很简单:粒子状态瞬间变化=信息瞬间传递=超光速。

但从严谨的量子力学角度来看,这完全不成立,核心原因有两点: 1. 量子测量结果是完全随机、不可控的 纠缠粒子的状态同步,是随机结果的关联匹配,而非人为可控的信号输出。

举个通俗的例子:我们将一对纠缠光子拆分,A光子留在地球,B光子送往比邻星(4.2光年外)。

当我们测量地球的A光子时,会随机得到一个状态(比如自旋向上),此时比邻星的B光子会瞬间固定为对应状态(自旋向下)。

重点来了:我们无法控制A光子的测量结果。

我们不能人为让它固定为“向上”或“向下”,每一次测量的结果都是纯随机、不可预判、不可操控的。

而人类的“通信传信”,核心是可控编码。

我们发微信、打电话、传数据,本质是主动输出固定信息(0和1、文字、信号),对方接收后能获取有效内容。

随机、不可控的状态变化,无法编码任何有效信息,自然算不上信号传输。

2. 关联结果必须靠经典通信验证,无法独立传信 两地的纠缠粒子状态,虽然是瞬时同步的,但两端的观测者单独看自己的粒子,只能看到一堆杂乱随机的数据,完全看不出任何关联规律。

只有当两地观测者通过经典通信方式(光速及以下),核对、比对各自的测量数据后,才能发现:两组随机数据完美匹配、存在绝对关联。

也就是说:量子纠缠只提供了“关联可能性”,完整的信息验证、信息交互,依然受制于光速极限。

这也是量子力学无通信定理的核心结论:量子非定域关联无法用于超光速传递任何有效信息,不突破相对论光速壁垒。

三、权威定论:非定域真实存在,相对论依然不可推翻 看到这里大家就能明白:爱因斯坦当年忌惮的“超光速悖论”,其实根本不存在。

我们可以记住两个绝对严谨、经过实验验证的核心结论: 1.量子非定域性真实有效:纠缠粒子的超距瞬时关联是客观物理事实,经典定域性原理在量子尺度完全失效; 2.无超光速信号、无因果崩塌:量子纠缠不传递信息、不传递能量、不改变因果关系,完全兼容狭义相对论。

很多人会疑惑:既然不能超光速传信,为什么还要研究量子纠缠、量子通信? 这里再纠正一个关键误区:量子通信不是“超光速通信”。

量子通信的核心价值,不是提速,而是加密。

依靠量子纠缠的非定域关联特性,实现密钥的绝对安全分发,一旦信息被窃听、拦截,量子状态会立刻坍缩,被双方精准察觉,从物理层面杜绝窃听可能。

而我们常听到的量子隐形传态技术,同样需要经典通信配合,整体传输速度依然无法超越光速,从未突破物理规则。

四、通俗总结:一句话分清核心逻辑 最后用最简单的话帮大家彻底理清: •量子非定域性:粒子状态的瞬时超距关联(真实物理现象) •超光速信号:可控有效信息的超光速传输(物理上不可能) 量子纠缠的“瞬间联动”,是量子系统本身的内禀属性,不是能量、信息的传递。

它惊艳、颠覆认知,但绝不违背现代物理学的底层规则。

之所以网上“量子超光速”“量子颠覆相对论”的谣言满天飞,本质都是混淆了“状态关联”和“信息传输”两个基础概念。

量子力学是人类目前最精准、最成熟的物理理论之一,它神奇但不玄幻,颠覆常识但绝不违背严谨的科学规律。

很多看似“打破常理”的量子现象,背后都有一套完整、经过百年实验验证的逻辑。

希望这篇文章,能帮你跳出碎片化科普的误区,读懂量子纠缠最核心的真相。

如果你还想了解量子密钥分发、贝尔实验、量子隐形传态的具体原理,或者想解锁更多反常识但真实的量子科普,欢迎在评论区留言交流!

孩子问黑洞是什么?这本《跟着霍金看宇宙》真的能讲明白

你有没有过这种经历——忙完一天刚想歇口气,孩子突然凑过来问一句:"妈妈,黑洞真的能把东西吸进去吗?宇宙到底有多大呀?太阳为什么会发光?" 我每次被问到这类问题,都是一脸懵。

说实话,我自己上学那会儿物理就没学明白,时间、空间、引力这些概念,脑子里只剩一团浆糊。

想给孩子讲几句吧,又怕讲错了、误人子弟;不讲吧,又不想打击孩子的好奇心。

尤其现在孩子上了小学中高年级,对科学的好奇心正是最旺盛的时候。

每天追着问"为什么",那股劲儿其实特别珍贵。

可咱们当家长的,确实不是万能的百科全书,很多科普知识自己都搞不清楚,更别说用孩子能听懂的话讲出来了。

我一开始也想给孩子买书,结果在书店翻了半天,越翻越没底。

那些宇宙科普书,要么是密密麻麻的专业术语,孩子翻两页就没了兴趣;要么图倒是漂亮,讲得却浮于表面,读完啥也没记住。

后来一个当老师的朋友给我推荐了一本《跟着霍金看宇宙》,我拿到手自己先翻了一遍,还真被惊艳到了。

这本书最大的好处,就是它真的站在孩子的认知水平上去讲宇宙,一点不端着。

先说它怎么讲黑洞。

书里没有上来就甩一堆公式,而是从霍金爷爷是怎么发现黑洞、怎么理解黑洞讲起,用特别形象的比喻,让孩子能"看见"黑洞在做什么。

我家孩子看完竟然主动跟我讲"黑洞就像宇宙里的贪吃怪",虽然不太准确,但那股理解和记忆的劲儿,可比死记硬背强太多了。

再说时间旅行这个更抽象的话题。

很多成年人一听都觉得玄乎,但这本书把它讲得特别接地气。

孩子看完恍然大悟,还跟我说"原来时间也会被引力拉慢呀"。

这种孩子能亲口讲出来的理解,正是我最看重的。

我觉得这本书特别适合几类孩子。

一种是那种天生爱问"为什么"、对天文特别感兴趣的孩子,能给他们一个很扎实的入门;另一种是平时不太爱看书、觉得科学枯燥的孩子,这本书的讲述方式能让他们重新觉得"原来科学这么有意思";还有一种就是咱们这些想陪孩子一起读、却自己也不太懂的家长,带着孩子一起看,正好补补课,还能顺便聊聊天。

书里的插图也很用心,结构清晰,读起来完全不费劲。

我家孩子现在每天睡前都要主动翻几页,还经常跑来给我"讲课"。

这种亲子共读的时光,可比看平板刷手机有意义多了。

而且这本书的定价也很实在,几十块钱就能给孩子打开一扇望向宇宙的窗,让孩子知道霍金爷爷那些听起来高深的理论,其实离我们并不遥远。

如果你也在为孩子选一本靠谱的宇宙科普入门书,或者发愁怎么跟孩子聊"时间""空间""黑洞"这些话题,我真的挺推荐这一本的。

能让孩子主动读、读得懂、还愿意开口讲的科普书,说实话真不多见。

趁着孩子对宇宙的好奇心正热乎,早一点给他一本合适的读物,早点点燃那颗探索的小火苗,说不定就种下了他未来仰望星空的种子呢。

这本书我自己翻过一遍,之所以敢放心推荐,还有一个很重要的原因——它讲科学,却不只是把知识倒给孩子,而是带着一种"陪孩子一起好奇"的温度。

霍金爷爷那套关于宇宙的想法,在书里被讲得既严谨又好懂,孩子读着不觉得吃力,家长陪着读也不觉得枯燥。

很多家长会纠结,孩子这么小,看这种书是不是太早了?其实恰恰相反,越早接触,越能在孩子心里种下对科学的好感。

等将来上了中学真正学物理的时候,孩子想起小时候读过的这本书,那些抽象的概念就会变得亲切起来,学起来也更省力。

如果要说一点小小的不足,那就是这本书需要家长稍微陪读几页,帮孩子把节奏带起来。

不过一旦孩子自己入了迷,后面你就会发现他根本停不下来了,天天追着你讨论外星人存不存在、宇宙有没有尽头。

总的来说,一本能让孩子主动去翻、读得懂又愿意开口讲的宇宙科普书,真的很难得。

如果你也想让孩子在这个好奇心爆棚的年纪,接触一点真正有意思、也有营养的知识,这本《跟着霍金看宇宙》是个非常不错的开始。

趁孩子这份好奇心还在,早一点把这本书带回家,说不定哪一天,他抬起头看星空的眼神,就不一样了。

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