揭秘黑洞的中心引力——强到超乎你的想象

【锚思科技讯】黑洞是当代广义相对论中，存在于宇宙空间中的1种天体。由于黑洞的引力极为强大，被认为是时空曲率大到光都不能从其事件视界逃脱的天体。第一对被探测到的黑洞的质量基本都是太阳的30倍左右。

黑洞中心的奇点是最后的“无主之地”：在这儿，物质被压缩到1个无限小的点，全部有关时间和空间的基本概念都被彻底突破。实际上，奇点并不存在；一定有什么东西替代奇点，但大家还未确定到底是什么。那么接下来，我们一起来探寻某些意想不到的可能性。 

普朗克恒星 

在黑洞的里面，物质有可能不会被压缩成1个无限小的点。相反的，物质有可能有着1个最小的有可能结构，也就是最小的有可能容积。 

这就是所说的“普朗克恒星”（Planckstar），一种圈量子引力论中构想的星体。当坍缩恒星的能量密度达到普朗克能量密度时，普朗克恒星就产生了。圈量子引力论自身也是1个极度假设的理论，与弦理论同是当今将引力量子化最成功的理论。在圈量子引力的世界里，空间和时间全是量子化的，即大家周边的宇宙是由细微的离散块构成的；但在这般细微的限度下，大家的移动看上去则是平滑而连续的。 

这类理论上的块状时间与空间有两个优点。最先，它达到了量子力学的“希望”——以自然而然的方法来诠释引力；次之，它使得奇点不可能在黑洞内产生。 

当物质被坍缩恒星的巨大引力挤扁时，会碰到阻力。时间与空间的离散性阻止物质达到一切小于普朗克长度（约为1.68×10^-35米）的长度。全部掉入黑洞的物质都被压缩成1个不比这一尺度大多少的球。极为细微，但肯定不是无限小。 

这类对连续压缩的抵御最后驱使物质“反坍缩”（即爆炸），黑洞也因而变成短暂性的物体。殊不知，从宇宙之外的视角看来，因为黑洞周边的极端化时间膨胀效应，它们的“反坍缩”须要数十亿年乃至上万亿年。

引力真空星 

另1个清除奇点的测试——不依赖于尚未校验的量子引力理论——则是所说的“引力真空星”（gravastar）。它是天体物理学中的一种幻想星体，可以作为黑洞理论的代替理论。 

黑洞和引力真空星的差别就在于，后者没有奇点，反而是充满了暗能量。暗能量是一种渗透时空，使其向外膨胀的物质。这听起来像奇幻小说中的设置，但却很可能是真实存在的：暗能量现阶段已经在更大的宇宙中运作，造成 人们整体宇宙加快膨胀。 

当物质落在引力真空星上时，它事实上没法透过事件视界（因为里面的暗能量），因而只可以悬在表层。但在这个表层之外，引力真空星的外型和行为都很像一般的黑洞。 

但是，近些年用引力波探测器观查到的黑洞合并情况可能会排除了引力真空星的存在，因为引力真空星的合并会产生与黑洞合并不一样的数据信号。激光干涉引力波天文台（LIGO）和室女座干涉仪（Virgo）早已发觉愈来愈多这种的事例。虽说引力真空星在人们的宇宙中还不能肯定排除，但现阶段而言，的确是机率越来越小了。 

普朗克恒星和引力真空星可能会具有听起来很厉害的名字，但它们是否真的存在还是疑惑。因而，黑洞的奇点也许有1个更通常的表述，1个依托于对人们宇宙中黑洞更细腻和现实的观点的表述。无尽密度点的定义来自于人们对静止、不旋转且不带电的黑洞的认知。真实的黑洞要有意思得多，尤其是当它们旋转的情况下。 

黑洞的旋转会将奇点伸拉成1个环。依据爱因斯坦的广义相对论的数学（这也是人们独一无二具有的数学工具），只要你经过环状奇点，你就进入了1个虫洞，然后穿过白洞进入1个全新的宇宙区域环境。所说“白洞”，就是与黑洞性质截然不同的时空区域环境，光和物质没法进入这个区域环境，但可以从这个区域环境向外放射。 

当中的1个考验是：旋转黑洞的里面极不稳定。旋转黑洞的难题已经在于“旋转”。奇点被伸拉成1个环，以令人震惊的速度旋转，产生了难以想象的离心力。在广义相对论中，充分强的离心力会起到反引力的效果：推，而不是拉。 

这就在黑洞内部产生了1个界限，称为“内视界”。在这个区域环境之外，辐射在极端化引力的效果下落向奇点。但是，辐射遭受奇点环周边的反引力推动，拐点就是内视界。碰到内视界时，你可能会面对一堵无尽能量辐射的墙——整体宇宙以往的历史，在一瞬间都会爆发出来。 

内视界的产生为黑洞的毁灭撒下了种子，但是旋转的黑洞又确实存在于人们的宇宙中。因而，这就告知人们，以上所述数学计算并不准确，某些奇怪的事情已经在发生。黑洞里边到底发生了什么？我们不知道——可怕的是我们也许永远都不会知道。

也许，这就是科学的魅力之处吧！引导者人们不断去探索未知的世界。