黑洞有很多种。有些已在一定程度上被观测证实,甚至还拍了照片,而有些还只停留在理论上。
对于理论上的黑洞,物理学家依然十分感兴趣,因为它们的数学结构反映了物理学中合乎逻辑的可能,它们身上的一些特点也有可能出现在现实黑洞身上。
所谓的带电黑洞(electrically charged black hole)就是这样一种理论模型。它们和现实中的自旋黑洞在数学结构上有很多相似之处。
带电黑洞理论认为,它们的表面覆盖着一层量子场的“迷雾(haze)”。这层“迷雾”在引力的作用下与黑洞表面(视界)交织在一起,同时又被黑洞的电斥力向外推。近日arXiv.org上的一篇论文还认为,这层“迷雾”具有超导特性,可将其视为一种全息的超导体(holographic superconductor)。
带电黑洞的视界内部,有一个所谓的内视界(inner horizon),是一个充斥着强量子能的区域。而内视界里面是一个虫洞,理论上可以将宇宙中相隔遥远的两个区域连接起来。
带电黑洞的视界和内视界在一定条件下是可穿越的。但在这种条件下,黑洞内部的虫洞会瓦解。
由于这类黑洞表面的超导特性,我们在穿越其视界和内视界时,会经历空间的往复振荡,亦即所谓的“约瑟夫森振荡(Josephson Oscillations)”。而由于虫洞已瓦解,当我们靠近黑洞中心时,还能看到一种难以描述的奇异景象。
在那里,空间会在不同的方向上以不同的速度拉伸和畸变。这种畸变会在越来越小的尺度上一次又一次地被触发,无限循环,形成一个令人眼花缭乱的分形宇宙(fractal universe)。
这个分形宇宙的中心就是奇点,一个密度无限大的点,集中了黑洞从外部世界攫取的所有质量。
奇点是已知物理学的终结者,一切定律和法则,在它那里都是无效的,因此也是不可描述的,就连它在现实世界中的投影是否有体积都是个谜。
作为天体物理学中的一座圣杯,黑洞让无数天才科学家为之折腰。黑洞的内部结构究竟为何我们无从知晓,但是借助数学,我们却能窥知一二。
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