作为物质存在的极致:当反物质与黑洞相遇之后会怎样

2025-02-19 08:48:30阅读量:2 字体:

根据霍金的黑洞面积定理,经典黑洞的视界面积不会随时间而减小。即使是完全由反物质构成的反物质黑洞与普通的正物质黑洞相撞,最终结果也是它们合并成为一个新的黑洞。

作为物质存在的极致:当反物质与黑洞相遇之后会怎样

暗物质是一种尚未被证实存在的物质,我们只能通过它对引力的作用来推测其存在。由于不参与电磁相互作用,暗物质无法直接被观测到。相比之下,反物质早在上世纪30年代就被理论预言和实验发现了。我们知道,反物质是一种具有与正常物质相反状态的物质。

例如,正常的电子带负电荷,而反电子(也称为正电子)则带正电荷。如果质子带正电荷,那么反质子则带负电荷。当反电子和反质子结合在一起时,就形成了反氢原子,这是人类首次发现的反物质。

事实上,我们已经具备制备反物质的能力,尽管目前只能制造反氢原子这种微小的粒子级别的反物质。众所周知,反物质的最大特点是一旦与正物质接触,立即发生湮灭反应,将其质量完全转化为能量,实现百分之百的质能转换率。

可以说,这是绝对意义上的终极能源。相比之下,核聚变的能量转化率只有不到1%,湮灭反应的百分之百转化率是何等强大!我们可以简单地看一下爱因斯坦的质能方程式,其中光速的平方这一巨大的数字显得尤为重要。

即使质量非常小,乘以光速的平方后,所得的能量也会异常庞大。这样的能量威力是何等巨大!以广岛原子弹作为计量单位,一克反物质和一克正物质湮灭时释放的能量足以炸毁广岛三次。将反物质用作炸弹是再合适不过的了。

问题在于目前制造人工反物质通常需要粒子加速器,成本非常高。例如,1995年,研究人员通过加速器制造了反质子,并使其与氙原子核发生反应,产生了一对正电子和负电子。其中,如果正电子恰好被其他反质子捕获,就有可能获得一个反氢原子。

可以看出,整个过程中最终合成反氢原子的概率非常低,而且需要消耗巨大的能量。除了制造成本高昂外,存储反物质也是一个巨大的难题。自然界中的物质几乎都是正物质,制造出一点反物质很容易被湮灭。

反物质炸弹目前仍然只存在于科幻作品中。即使不考虑技术可行性,假设我们通过更先进的技术或不计成本制造出反物质炸弹,如果将其投入黑洞中,会发生什么呢?

需要明确一个问题,反物质炸弹到底是完全由反物质构成,还是由反物质和正物质共同构成的炸弹。如果它只包含反物质,那么整个炸弹就相当于一块反物质。当它与正物质接触时,将自发地发生湮灭反应,释放能量。

 


如果我们只是将这样一块反物质投入黑洞,它可能在到达黑洞之前与一些星际物质发生反应,这显然不是我们想要的结果。因此,假设我们的炸弹由反物质和正物质共同构成,那么爆炸时机将更可控。

但事实真的是这样吗?让仔细思考一下黑洞的视界面究竟是什么。根据爱因斯坦场方程,黑洞的视界面只是一个时空的边界,由于时空的弯曲和光速的限制,视界面内的任何事件都无法影响到外界,它也被称为事件视界。

根据场方程,黑洞的全部质量应该集中在内部的奇点或奇环上。从奇点到视界面之间的区域,在理论上是空的。因此,虽然“接触视界面”确实可以被认为是接触到黑洞,但它可能并没有真正接触到黑洞内部的物质。

关于黑洞内部物质分布的情况,只能根据现有理论进行推测。根据广义相对论,物质落入黑洞有两种观点,一种是物质本身的观点,另一种是外部观察者的观点。

对于外部观察者来说,落入黑洞的物质将永远定格在落入黑洞的那一瞬间,或者更准确地说是在无限红移面处静止。一个是直奔奇点,一个是永远静止在视界面上。这是两个相互矛盾的结果,究竟哪个才是真相?

这就是之前提到的冰冻星悖论,暂时来说,可以认为根据相对论的不同参考系,这两种结果都是真实的。

对于外部观察者来说,由于物质将永远停留在落入黑洞的那一瞬间,黑洞内部的物质分布可能类似于不均匀的洋葱,保留着物质进入黑洞的轨迹。在这种情况下,从我们的观点来看,反物质炸弹可能永远无法引爆,因为它将停留在视界面上。

假设它真的进入了黑洞,并成功引爆。但对于我们来说,根本无法得知,这一切都发生在视界面之内,无法进入我们的光锥。

无论是反物质炸弹直接爆炸,还是反物质与黑洞内部物质发生湮灭反应,在我们观察者的眼中,黑洞只是将其吞噬,与吞噬正常物质没有太大区别。从另一个角度来看,对于黑洞来说,一旦物质进入,它将失去正常物质的结构。


根据黑洞无毛定理,黑洞只有三个物理量:质量、角动量和电荷。除此之外,所有其他信息都丧失了。所以,无论是正物质、反物质还是尚不了解的暗物质,它们对于黑洞来说都没有区别,都被一视同仁。

在面对黑洞这个宇宙中最极端的天体时,即使是科幻中的反物质武器也束手无策。

推荐阅读

  • 性格又好又会过日子的四大生肖是什么(鼠)

    性格又好又会过日子的四大生肖是什么(鼠)

    属鼠、属牛、属兔、属蛇。在十二生肖中,这些生肖天生就拥有着独特的性格特质,让人们羡慕不已。接下来,让我们一起来看看这些性格又好又会过日子的四大生肖。1、属鼠的人属鼠的人天生聪明伶俐,他们善于抓住机会,...

    阅读: 1185

  • 人品超好聪明又厚道的四个生肖是什么(鼠)

    人品超好聪明又厚道的四个生肖是什么(鼠)

    生肖鼠、生肖牛、生肖虎、生肖兔。在十二生肖中,这些生肖的人拥有着出众的品质,他们聪明伶俐、厚道善良,深受大家的尊敬和喜爱。1、生肖鼠生肖鼠的人天生就拥有活泼机智的性格。他们聪明过人,总能在关键时刻做出...

    阅读: 301

  • 晚年行大运得大福的生肖是什么(鼠)

    晚年行大运得大福的生肖是什么(鼠)

    生肖鼠、生肖牛、生肖虎、生肖兔。晚年行大运得大福,这是多少人梦寐以求的美好愿望。而在十二生肖中,这些人的晚年生活确实更容易迎来好运与大福。1、生肖鼠属鼠的人聪明机智,充满活力和热情。他们在年轻时就展现...

    阅读: 622

  • 马斯克认为明年AI比任何人都聪明 马斯克为何这么预测

    马斯克认为明年AI比任何人都聪明 马斯克为何这么预测

    3月13日,在x社交媒体之上,马斯克发表疯狂的预测,表示明年人工智能可能比任何人类的个体要都更聪明,到达2029年,人工智能很可能比全人类加起来还要更为聪明。马斯克这段评论发表在未来学家Ray Kur...

    阅读: 1275

  • 独生女举报62岁父亲代孕生儿子 代孕的危害是什么

    独生女举报62岁父亲代孕生儿子 代孕的危害是什么

    近日,独生女高女士举报其62岁的父亲利用代孕的这种方式生育儿子的新闻引发了众多的讨论,不仅违背了伦理道德,同时引发了众人对于代孕行为的合法性道德性产生的一系列思考。高女士发现父亲瞒着自己家的人找代孕机...

    阅读: 1100

  • 哥哥帮妹妹换纸尿裤划破眼球 如何避免孩子害怕责骂

    哥哥帮妹妹换纸尿裤划破眼球 如何避免孩子害怕责骂

    近日,在广东东莞年仅10岁的男孩子小煦在尝试为自己出生不久的妹妹更换纸尿裤时,不慎在使用剪刀时把自己的右眼划伤,因担心父母因此责骂自己,小煦忍住疼痛,直到第2天被父母发现了异常情况,紧急送往医院。这件...

    阅读: 3062

  • 初中生遭3名同学杀害掩埋 怎样避免这种霸凌悲剧

    初中生遭3名同学杀害掩埋 怎样避免这种霸凌悲剧

    近日,邯郸市肥乡区三名初中生霸凌同学,并将这名学生杀害的事件引发了关注,事件的主犯只有13岁,被杀害的孩子面目被铁锹已经铲的完全面目全非了,并且将遇害的孩子埋在了罪犯家只有几米远的蔬菜大棚中,这起事件...

    阅读: 984

  • 九价HPV不再一苗难求 为何九价疫苗数量变多

    九价HPV不再一苗难求 为何九价疫苗数量变多

    近期会发现九价hpv疫苗没有那么难约了,终端排队现象有很大程度的缓解,这和厂商默沙东在中国市场连续放量是有很大关系的,今年上半年九价hpv疫苗千沙数量达到1,467万剂,同比增长可达57.9%。中国市...

    阅读: 328

  • 物种大爆发是什么力量推动生命的进化(过度繁殖)

    物种大爆发是什么力量推动生命的进化(过度繁殖)

    在地球生命史上,物种的大量爆发和快速进化一直是科学探索的重要主题。特别是在过去的几百万年间,地球生物多样性的急剧增加,促使科学家们深入研究这背后的驱动力量。物种大爆发,或称生物多样性的大增,不仅仅是自...

    阅读: 2008

  • 热带雨林是否可以帮人类带走二氧化碳(吸收大部分)

    热带雨林是否可以帮人类带走二氧化碳(吸收大部分)

    随着工业化进程的加速和全球人口的增长,人类对化石燃料的依赖导致了二氧化碳排放量的急剧上升,加剧了全球气候变暖的问题。在这种背景下,热带雨林作为地球肺部”的比喻,人们寄予了厚望,期待它们能够...

    阅读: 2790

热门文章