银河系的中央超大质量黑洞不存在?

在我们银河系的中心有一个巨大的黑洞--人马座A*,它包含的物质是太阳的四百万倍。但它是个沉睡的巨人。与其他星系中心的巨大黑洞相比,我们的黑洞安静得出奇。

但物理学家乔治·卓别林(George Chapline)认为它不仅仅是安静:他预测我们很快就会发现它并不存在。

劳伦斯伯克利国家实验室的卓别林希望通过事件视界望远镜的发现来证实他的预测,即黑洞不存在。过去几年里,该望远镜一直指向银河系中央的超大质量黑洞。该望远镜实际上是一台具有地球有效直径的虚拟望远镜。

大多数天体物理学界都期望从地球各地的望远镜上拍摄到的射手座A*的图像能够显示出黑洞的迹象:一个明亮的光漩涡,由被困在黑洞轨道上的气体盘产生,围绕着中心的一个黑影,即事件视界。这就包围了黑洞奇点的引力太强以至于光线无法逃逸的空间区域。

但卓别林不希望看到黑洞。他不相信它们是真的。2005年,他告诉“自然”杂志,“几乎可以肯定黑洞是不存在的”,并在此前他与诺贝尔物理学奖得主罗伯特·劳克林合作的基础上,提出了另一种被他称为“暗能量恒星”的替代模型。

在1979年的电影“黑洞”(The Black Hole)中,帕拉米诺宇宙飞船的机组人员穿过一个黑洞,进入了一个混乱的世界,空间和时间都扭曲了。但在现实中,如果船员接近一个致密物体表面,爱因斯坦的广义相对论认为这是一个黑洞,他们都会解体。

普通物质会分裂,因为物质中的质子和中子会分解。此外,卓别林认为,黑洞并不真正存在。相反,他提出紧凑的天体物理物体的质量由相同质量的暗能量组成,暗能量占宇宙质量的60%。

根据广义相对论,黑洞是由一颗大质量恒星的死亡及其在自身引力作用下最终崩溃造成的。空间和时间切换位于称为“事件视界”的边界内。然而,量子力学要求空间和时间继续在致密物体中扮演他们的角色,这导致一连串奇怪的行为。在研究量子临界现象时,暗能量恒星和地球上都会发生这种行为。在这种现象中,物质外部条件的微小变化会在材料的性质上引起巨大和反常的亚原子变化,称为量子相变。

“从来没有直接证据证明存在黑洞。”卓别林说,同时他也承认有一些物体是广义相对论预测的星系中心的黑洞。具有讽刺意味的是,爱因斯坦也不相信黑洞,尽管他创造了广义相对论。

他说:“量子临界相变不仅是可能的,而且实际上已经在实验室中看到了。”

高温超导电性是量子临界行为的一个例子。卓别林说,钚可能是地球量子临界系统的另一个例子;事实上,它是显示量子临界行为的纯元素的唯一例子。

20多年来,广义相对论和量子力学的不相容,引起了人们的兴趣。但直到2000年夏天,当卓别林在洛斯阿拉莫斯国家实验室工作时,他遇到了诺贝尔奖获得者、前利弗莫尔物理学家罗伯特·劳克林,他们两人讨论了量子相变如何能代表时间静止的表面的问题。

卓别林和劳克林指出,暗能量恒星中的时空行为与限制在垂直柱上的超流体的行为非常相似。卓别林说,超流体中的压力随着深度的增加而增加,如果在一定深度,声速消失--声音被困在流体中,那么物理行为将与经典黑洞的事件视界无法区分。

他说:“关键是当声速降到零时,这是量子临界性的标志。”当声波穿过这个表面时,会有非常戏剧性的物理效应。

然而,在暗能量恒星中,基本粒子,如光子、电子或夸克,穿过量子临界表面(它取代了经典黑洞中的视界),将转变成大质量的粒子,并变得不稳定。在暗能量恒星内部,时空就像正常的时空一样,只是内部的真空能量远大于恒星外部的宇宙真空能量。

尽管他的理论让弦理论家和广义相对主义者摸不着头脑,但卓别林看到了一个未来,它可能只是提供对大爆炸期间发生的事情的另一种解释。

但在2005年,卓别林预言,总有一天,这将成为正统信仰。这种对暗能量恒星的解释将有助于解释暗物质。这可能会深刻地改变我们对宇宙的整体看法。

这一天可能会在2018年12月通过卡夫里理论物理研究所的新闻发布而到来,内容是关于事件视界望远镜的惊人的新发现。

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