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黑洞为什么被称为“洞”?他们真的撕裂时空结构吗?

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“黑洞”这个词是专门为了嘲笑黑洞的概念而创造的。然而,一切却恰恰相反——科学家们喜欢这个名字,并且一直沿用至今。从本质上讲,黑洞是真正的黑色,任何落入其中的东西都会永远消失。为什么不是一个洞?

黑洞最初被称为“塌缩星”,因为除了一个模糊的、未经证实和未经检验的理论之外,人们对它们知之甚少。这有点类似于术语“暗物质”和“暗能量”。这些名称也在科学界流行起来并经常使用,以至于它们已成为相应现象的普遍接受的术语,尽管我们对它们知之甚少。

“黑洞”一词纯粹是描述性的,我将解释原因。由于黑洞是引力达到极限的物理表现,任何东西都无法逃脱它顽强的控制。然而,这一规则有一个例外,即所谓的“霍金辐射”,这是一种量子过程,黑洞在数万亿年的时间里蒸发。然而,黑洞确实会吸收任何离它们太近的东西,包括光。

因此,它们无法被直接看到。黑洞没有表面可以将光反射回我们的视网膜或设备的光传感器。

在电磁波谱中,可见光构成约 400 至 700 nm 之间的发射带。反射这些波长的物体将呈现白色。吸收所有可见波长的物体将呈现黑色,因为实际上没有任何信息到达您的眼睛进行处理和解释。结果是一片漆黑、几乎无法理解的虚空。所以“黑”这个词再合适不过了。

关于“洞”一词,大部分争论更多地与语言方面有关,而不是与科学有关。然而,仍然有一些重要的问题可以讨论。广义相对论告诉我们,引力是由于质量存在时时空结构的变形而产生的。生成的曲线会沿着该弯曲路径引导该区域中的任何物体或辐射。在黑洞区域,引力非常强大,以至于它在时空中形成了一个极深的“引力井”,并在旋转时实际上扭曲和拉动它。当接近这个“井”时,时间在边界、事件视界处变慢。这是因为时间和空间是一个单一的实体,而不是单独的实体。空间的任何弯曲都需要变形、时间膨胀。

一些理论家实际上认为,这可能会在时空连续体中产生裂痕或洞,最终形成一个奇点,所有被吸收的物质都会不受控制地塌缩并收缩到一个小到我们甚至无法想象的区域。现代物理学无法解释在这样的奇点处实际发生的情况。事实上,很好地描述了宇宙的相对论本身在这里失败了,所有其他物理定律(包括目前的量子物理)也是如此。那么这个实体可以被视为我们宇宙中的一个“洞”吗?是和不是。

通常黑洞被认为是虫洞或任何其他时空撕裂。这有助于讲故事和整体理解。但事实是,洞是二维形式,而我们生活在宇宙的三个(至少)维度中。这意味着这样的事件实际上并不是一个洞,而是一个球体,就像太空中的许
多其他物体一样。

因此,“黑洞”一词远非最糟糕的名字。而一旦这个名称被创造、重复和采用,就几乎不可能改变它,也绝对不可能完全取代社区每个成员心目中的原始术语。

黑洞将永远存在——无论是作为物体还是它们的名字。

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