
能量和暗物质是一种不可见的、能推动宇宙运动的能量,宇宙中所有的恒星和行星的运动皆是由暗能量与万有引力来推动的。
根据“普朗克”探测器收集的数据,科学家对宇宙的组成部分有了新的认识,宇宙中普通物质和暗物质的比例高于此前假设(73%),而暗能量这股被认为是导致宇宙加速膨胀的神秘力量则比想象中少,占不到70%。
暗能量是宇宙学研究的一个里程碑性的重大成果。
支持暗能量的主要证据有两个。
一是对遥远的超新星所进行的大量观测表明,宇宙在加速膨胀。
按照爱因斯坦引力场方程,加速膨胀的现象推论出宇宙中存在着压强为负的“暗能量”。
全息暗能量之谜应该算是宇宙中最为神秘的物理理论之一,主要与热力学中的“熵”(无序度)有关,这短短几个字却蕴含着无限的遐想。
根据热力学第二定律,在一个封闭系统中,熵不可能减少。
就像往一个浴缸中投掷一大块冰,结果就是大冰块融化了,而热水的温度降低了。
系统由热不平衡(低熵值)向热平衡(高熵值)方向移动,也就是说:在一个孤立的系统中(即浴缸),上述平衡移动的方向是不可逆转的。
这种平衡移动的理论也适用于信息领域。
著名的IBM科学家Landauer的理论认为,任何在逻辑上对信息的操作都是不可逆的,例如删除一个比特的信息,就相当于增加一个熵。
就像如果你无限制地复印一份材料,图像中的信息逐级降低,最后将彻底地消失。
在这个过程中,信息没有彻底消失,或者说没有大量丢失,而是转化成了能量。
将以上这些理论应用到宇宙论上,剑桥大学理论物理学家Gough认为随着宇宙的膨胀以及密度的下降,宇宙信息也在不断降低,表现为恒星的形成速度逐渐下降。
也就是说:宇宙体积的不断增加,导致宇宙密度的逐渐下降,使得宇宙中熵的值升高,宇宙越来越不稳定了,而恒星在这样的条件下形成速度就出现下降。
因此,在一个膨胀的宇宙中,信息是不断丢失的。
而根据Landauer的理论,这些丢失的信息就由某一种途径或者一种机理转化成能量。
结合Gough的理论,这些能量可以用来解释在当前宇宙标准模型中暗能量为何是重要组成部分。
对以上解释,也存在不同的见解。
Landauer对信息系统从熵的方向切入,可以得到热力学系统在数学上的模型支持。
然而,这些丢失的信息确实转化为能量的话,能否被检测出来?如果能被检测出来,是不是意味着能得到暗能量的重要信息?
虽然有一些的实验证明这些丢失的信息转化成了能量,但是仅仅只能说能量由一种形式转变成另一种形式,即从某一角度看,就是熵的值由低向高的变化,遵循着热力学第二定律。
而Gough的理论主要探讨这些能量到底是如何冒出来以及如何进入宇宙空间的,这也是目前主流暗能量理论所要解释的地方。
然而,Gough认为对这些消失的能量与暗能量进行数学上的研究,比传统的量子真空能量假说更有吸引力。
其计算结果显示:宇宙中消失信息转化的能量大约是目前宇宙全部质能的3倍,这个数据与当前标准模型中认为的宇宙由76%暗能量+26%质能构成基本一致。
全息理论中所有关于三维空间物理现象的信息都可以包含于空间中二维表面的边界。
如全息暗能量理论与熵的关系,正是目前弦理论科学家所致力解决的问题。
主要数据来源普朗克卫星(2013–2021)测宇宙微波背景辐射(CMB),给出:137.97 亿年(138.2 亿年)。
近年(2025)CMB 高精度测量(ACT 等)精度提高到约 0.1%,结果仍确认:138 亿年。
交叉检验最老恒星年龄:126–130 亿年(比宇宙年轻,符合逻辑)。
放射性元素衰变、高红移星系年龄(如 MoM-z14 形成于宇宙约 2.8 亿岁时)均与 138 亿年一致。
简单说教科书 / 标准答案:138 亿年更精确值:137.97 亿年所有数据都建立在大爆炸 +ΛCDM 标准模型上;
如果未来有全新模型(比如有人提出宇宙可能更老,如 300 多亿年),那还需要更多证据才能取代现在的结论。
它拥有世间顶尖的引力束缚力,独特的视界边界划分出截然不同的时空领域,只要踏入视界范围之内,就连每秒三十万公里的光速,都没办法挣脱引力拉扯向外逃离。
今天就用闲聊述说的口吻,聊聊黑洞引力的奇特特性,讲讲视界的划分意义,理清为何光速都无法从黑洞内部脱身,一同揭开这片宇宙禁区的神秘面纱。
宇宙天体的引力强弱,一直和自身质量、密度牢牢挂钩。
普通恒星、行星的引力,只能束缚周边卫星与星际物质,物体只要达到对应速度,就能摆脱引力飞向深空。
而黑洞诞生于大质量天体的末期演化,巨型恒星燃料耗尽后,再也无法支撑自身庞大躯体,核心在自身重压下急剧向内坍缩,体积被无限压缩,密度飙升到难以想象的地步。
极致致密的结构,催生出碾压所有常规天体的超强引力,这也让黑洞拥有了独一无二的宇宙统治力。
从黑洞形成的那一刻开始,它就注定成为宇宙里特殊的存在,和我们熟知的星体运转规律彻底区分开来。
围绕黑洞存在一层无形的边界,这便是人们常说的事件视界。
它没有实体外壳,肉眼无法直接看见,却是一道无法逾越的分界线。
视界之外的宇宙空间,依旧遵循常规物理规则,光线、星体、宇宙尘埃都能自由穿梭,天体也可以依靠运动速度远离黑洞影响范围。
一旦物质、光线跨越这条无形界线,彻底进入视界内部,一切都会发生颠覆性改变。
黑洞恐怖的引力会牢牢锁定内部所有存在,再也没有力量能够带着物质脱离这片区域。
衡量天体引力束缚能力,有一个关键参照标准就是逃逸速度,也就是物体摆脱天体引力束缚,飞向宇宙远方需要具备的最低速度。
地球有着自身对应的逃逸速度,火箭突破临界数值便能冲出大气层奔向太空,太阳系里的各大行星、恒星,都有着各自固定的逃逸速度门槛。
黑洞打破了常规天体的速度极限,视界内部的逃逸速度直接超越光速。
光速是目前人类认知里宇宙最快运动速度,连光线本身都没办法积攒足够速度冲破引力牢笼,其他星体、星际物质自然更没有脱身的可能。
光线坠入黑洞视界后,无法向外反射、传播,我们没办法捕捉到黑洞自身散发的光亮,这也是黑洞漆黑一片、难以直接观测的根本原因。
任何闯入视界之内的物质,不管是庞大的恒星残骸,还是细碎的气体尘埃,都会被强大引力不断拉扯撕扯,最终向着黑洞中心奇点不断坠落,彻底消融在这片深渊之中。
超强引力不止禁锢视界内部的一切,也会剧烈扭曲周边时空。
靠近黑洞的星体运行轨迹会被强行弯折,光线途经周边空间也会发生明显偏转。
不少遥远天体发出的光芒,在奔赴地球的途中靠近黑洞区域,都会被引力改变行进路线,这也给天文观测带来了奇妙的视觉效果。
科研人员依靠光线弯折、天体异常运动等间接痕迹,一步步推算黑洞位置,测算它的质量与引力强度。
时至今日,人类依旧没办法近距离抵达黑洞视界实地探查,视界内部的时空结构、物质形态,还留存着大量未解谜题。
光速无法逃逸的特性,让黑洞成为宇宙天然的隔绝领域,里面的一切变化都无法向外传递信息。
黑洞凭借极致强大的引力,划定出超越光速束缚的视界禁区,成为宇宙中最神秘的深渊天体。
这份打破常规物理认知的特质,不断吸引着人类探索研究,随着天文观测技术持续进步,未来我们也会慢慢解锁更多黑洞隐藏的宇宙奥秘。