吞噬一切的黑洞竟然也有“压力”

  研究者基于量子引力的有效场论方法,利用沃尔德熵公式计算黑洞熵的量子引力修正,结果发现黑洞除了有温度外,对外界还会有压强。这种压强的效应极微弱,以太阳大小的黑洞来说,产生的压强只有地球大气压强的10—46倍。

  人们在生活工作中,都有着或大或小的压力。不过,让人意外的是,深邃宇宙中,就连能够吞噬一切的黑洞,也有“压力”。

  近日,一项最新研究表明,来自英国萨塞克斯大学的物理学家发现,黑洞实际上是更复杂的热力学系统,不仅有温度,还有压力。这是科学家首次发现黑洞有压力,相关研究成果发表于《物理评论D》。

  为何黑洞也有压力?此次研究人员是如何发现这一特性的?未来又应该如何验证?带着这些问题,科技日报记者采访了北京师范大学物理学系副教授、引力物理专家张宏宝。

  黑洞从假说到显露“真容”

  作为20世纪物理学界最重要的假说之一,黑洞让物理学家和天文爱好者都十分着迷。

  早在1783年,英国地理学家约翰·米歇尔就提出,宇宙中可能存在一种天体,其密度大到连光都无法逃逸。1915年,爱因斯坦在广义相对论中提出某些大质量恒星会演化为巨大的引力场。1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西的计算结果表明,如果大量物质集中于空间一点,其产生的引力可以让光也无法逃脱。1968年,美国天体物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒正式提出了“黑洞”一词。

  然而,由于黑洞无法被直接观测到,人类只能凭借一些间接的方式,例如借由其他物体的轨迹或被吸入物体的信息来证明黑洞的存在,并依据这些信息对黑洞进行研究。

  随着科普和科幻作品的流行,黑洞已经成为大众最熟知的科学概念之一,黑洞的“神秘属性”也刺激着人们对于宇宙的好奇心。在过去的几十年间,科学家围绕黑洞的相关特征提出了大量的假说,但时至今日,黑洞仍有许多谜团待解。

  2019年4月,经过200多名科研人员历时10余年的努力,人类才终于拍到历史上首张黑洞照片,这在黑洞研究历史上具有里程碑意义。

  “奇怪”的数字揭示黑洞压力

  即便见过了黑洞的“颜值”,人类仍然对黑洞的属性知之甚少。不过,随着研究的不断深入,科学家正在不断获得新的发现,这些研究成果也让黑洞的科学形象越来越“丰满”。

  事实上,早在1974年,著名物理学家霍金就已提出假说,认为黑洞能够不断向环境辐射热量,具有类似黑体的辐射光谱,即“霍金辐射”。这就意味着,黑洞应当有温度,而且黑洞最终会完全蒸发。根据霍金的理论,黑洞并不意味着绝对的虚无,而是会发射粒子,即散发出热辐射。霍金相信这种辐射最终会使黑洞失去足够的能量和质量,导致其最终消失。

  在过去2年当中,已有多项研究对霍金的该项假说进行了探讨。例如2019年以色列理工学院的科学家利用“玻色—爱因斯坦凝聚”状态的极冷气体来模拟黑洞的事件视界(即黑洞的一个看不见的时空边界,任何东西都无法从事件视界内部逃脱)。在这次实验当中,科学家观测到了“霍金辐射”。

  而在此次最新研究中,2位来自英国苏塞克斯大学的物理学家泽维尔·卡尔梅以及福克特·凯普斯教授所领导的研究团队在对史瓦西黑洞(一种最常见的黑洞模型)的熵进行量子引力校正时发现了一个“奇怪”的数字。随后,研究人员意识到他们所看到的数字代表的物理行为正是一种压力——黑洞也会对其周围的空间施加压强。

  研究者基于量子引力的有效场论方法,利用沃尔德熵公式计算黑洞熵的量子引力修正,结果发现黑洞除了有温度外,对外界还会有压强。这种压力的效应极微弱,以太阳大小的黑洞来说,产生的压强只有地球大气压强的10—46倍。不过,研究者也表示,目前还不清楚造成这种压力更深层次的原因。

  “发现黑洞压力”研究也有不足

  对于此次最新研究,张宏宝解读说,从科学研究的角度来看,刚刚发表的这篇研究论文属于一个中规中矩的工作,并没有什么重大突破,而且还存在两个较大的问题。其一是我们还没有一个完备的量子引力理论。如前文所述,该计算是在有效场论下的计算结果,当熵获得了量子修正,也许它的质量也获得了量子修正,这样那个所谓的黑洞压力就不存在了,但热力学第一定律依然正确;其二,即使最终可以把这个量子修正解释为黑洞压力的存在,其具备可观测的效应很小,因而缺乏观测价值。在该成果同其他理论的对话当中,这两点不足会有较大影响。

  张宏宝表示,在天文物理学、宇宙学研究当中,物理学和数学之间、可观测和不可观测现象之间的各种对话和碰撞普遍存在。科学研究需要建立在严谨的方法论基础之上,人类认知的拓展也是个循序渐进的过程,单个研究很难具备决定性的意义。“在数学公式中发现黑洞压力”是一个有趣的发现,但也只是一个小小尝试。正是在这些不间断的探索当中,黑洞的形象逐渐走向“丰满”,其轮廓也愈加清晰。对于真正的科学家来说,“发现黑洞”是一项长期持续的,而非一次性的工作。

  延伸阅读

  史瓦西黑洞:“寻常”的黑洞模型

  此次的最新研究发现是建立在史瓦西黑洞假说的基础之上。

  1916年,德国天文学家、物理学家史瓦西提出了史瓦西黑洞假说,将史瓦西黑洞设定为一个不带电、不自旋的黑洞,黑洞中心为奇点,黑洞的外圈为事件视界,又称史瓦西半径。史瓦西黑洞又被称为“寻常黑洞”,其本身只是一种假说模型,并不能代表现实当中黑洞的真实面貌。

  在史瓦西黑洞假说当中,还有一个等同概念叫做史瓦西度规,即史瓦西于1915年针对广义相对论的核心方程——爱因斯坦场方程——关于球状物质分布的解。史瓦西度规是爱因斯坦场方程最一般的真空解,这个解就是史瓦西黑洞。换言之,史瓦西黑洞和史瓦西度规,就是同一事物在物理和数学领域的不同模型形式。正如史瓦西本人在1913年当选德国科学院院士时说的“数学、物理学、化学、天文学是同向前行的,无所谓谁落在后面,也无所谓谁在前头并施以援手……数学、物理学、天文学构成了一个‘知识’,只能作为一个完美的整体而被理解。”

  当然,除史瓦西以外,其他科学家也提出了一些黑洞模型。例如一种同时带有角动量和电荷的黑洞假说,叫做克尔—纽曼黑洞,相比于静态的史瓦西黑洞,克尔—纽曼黑洞更接近于实际的黑洞。

  来源:科技日报

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阿难!云何五阴本如来藏妙真如性?

 

前面是先笼统地来个开场白;后面呢,佛要把五阴、六入、十二处、十八界分为四个方面来分别开示如来藏性。在佛法里,叫四科。四科就是四个内容,这是第一科——「五阴」。

 

阿难!譬如有人,以清净目观晴明空,唯一晴虚,迥无所有。其人无故不动目睛,瞪以发劳,则于虚空别见狂华,复有一切狂乱非相。色阴当知,亦复如是。

 

譬如有人:这个「人」,是表真人,表真心本来面目。以清净目:这是表分别智慧。观晴明空:一般地把它说为真如。唯一晴虚,迥无所有:真心本来面目空如来藏中,纤尘不立,本然清净。

其人无故不动目睛:「其人」,仍然是指我们的真心本来面目;「无故」呢,说为是生相无明。生相无明无缘无故地「不动目睛」。「不动」,是静止,静止是不是就是动啊?它已经有了对待法。真心本来面目中讲不动都是方便说,没有动也没有不动,它没有这种分别。这里不动就已经在动,动了一念业相。所以不动是业相无明。瞪以发劳:「瞪以发劳」,就是形成一个念。「瞪」,是业相,不动也是业相,不动就是瞪,这两个是讲一个法。「发劳」,这个「劳」是转相,是第二念。

则于虚空:这里的「虚空」已经在与前面的业相,将我们的真空(晴明空)浑浊为晦昧之空(虚空)。别见狂华:这就在无明不觉有三细里出现了那个相分,在根本无明之初这个相分属于胜义色法。我们现在肉眼能看到的地、水、火、风属于浮尘;在胜义色法,一般的肉眼不可见,高层次的天眼可以见,乃至现在高倍的电子显微镜可以见。

复有一切狂乱非相:是表枝末无明,表粗相分。「狂乱」,指十法界一切的虚妄的境界万法。「非相」,是表因缘分离,虚妄名灭。「非相」,是表灭相;「狂乱」,是表生相。所以这里说尽了根本无明、枝末无明、十法界一切的万法生住异灭之相,是不是都是由我们心变出来的?

色阴当知,亦复如是:这是解决由我们真心本来面目显现出十法界的最基础的第一关。那么这里讲的「华」是不是讲的坚固物体啊?我们在讲《过五关度六将证菩提》地、水、火、风的时候,是不是讲过都是心变出来的?是不是解决了一切的「狂乱非相」啊?就在这里,用心观照。

 

阿难!是诸狂华非从空来,非从目出。如是,阿难!若空来者,既从空来,还从空入,若有出入,即非虚空。空若非空,自不容其华相起灭,如阿难体不容阿难。若目出者,既从目出,还从目入,即此华性从目出故,当合有见,若有见者,去既华空,旋合见眼;若无见者,出既翳空,旋当翳眼,又见华时,目应无翳,云何晴空号清明眼?是故当知,色阴虚妄,本非因缘,非自然性。

 

是诸狂华非从空来,非从目出:下一步是进一步解释色阴是怎么来的。为了证明是心变出来的,他说明这个狂华不是从空来,不是从眼睛出。

若空来者,既从空来,还从空入,若有出入,即非虚空:想想看,如果空能够生出华来,还叫不叫虚空了?空有出入就不能叫虚空。虚空是空空旷旷,什么也没有。空若非空,自不容其华相起灭:这是表万法由我们的心所变现,而不是由我们心所生出来。如阿难体不容阿难:就像阿难的身体一样,能不能容一个阿难进到里面来啊?

若目出者,既从目出,还从目入,即此华性从目出故:从眼睛出来,眼睛是不是能见啊?当合有见:这是自然而然的道理。若有见者:假设有见的话。去既华空:去的时候看到「华空」,就是这个天华当空。旋合见眼:「旋」,就是进入到眼睛里,那华应该不应该见到眼睛呐?你知道不知道它能见到你眼睛呐?不知道。如果那华能见到你眼睛的话,花成了什么东西了?

若无见者:如果它不能见的话。出既翳空:那么出去的时候华既无见,云何见华?云何见空?「翳空」,就是看不到空。「翳」,是眼睛有毛病。旋当翳眼:回来的时候,眼睛里你就看不到了。

又见华时,目应无翳:那反过来看,这按照逻辑推理应该是翳眼睛,可是逻辑推理跟事实不一样。

云何晴空号清明眼:我们这个眼睛明明白白就是清明眼,所以否定了上面这种逻辑推理。那么这个华既不是从空来,又不是从眼睛出,可是它确确实实出现了。所以我们应该不应该解决这个问题啊?在世间法在第二义谛里找不到它的娘家,那是不是就必然回到第一义谛里去啊?是不是就是由我们心现出来的?

是故当知:这是第二个当知,比第一个当知更厉害。第一个当知是从比喻上,色阴是这么比方的;第二个当知,你就是要明心见性。色阴虚妄,本非因缘,非自然性:这只茶杯是不是虚妄的?怎么虚妄呢?茶杯分解为地、水、火、风这四大,这四大又是心变出来的。虽然是虚妄,它绝对不是没有,它是种妙有。

「本非因缘」,我们不是讲万物皆是由地、水、火、风四大合成的吗?从这个发展是不是讲因缘法呀?怎么非因缘呢?那么地、水、火、风是怎么来的?心变出来的。我们心力大的话,是不是一下子就变成个茶杯啊?需要不需要和合啊?它一念就可以变出来。我们这里和合了,带有点机械性的拼凑、制造;但是讲非因缘,离开了因缘法行不行啊?不行,还要非不因缘。不依靠因缘它能不能形成?不能。本非因缘,非不因缘。

「非自然性」,在别教里的自性就是无形无相、如如不动。空如来藏中自然性,你不能讲它是自然性,但是你能不能讲它不是自然性呐?它当下是不是还是那个念呐?所以我们这里要注意非因缘非不因缘,非自然性非不自然性,也就是即因缘即自然。色阴本如来藏妙真如性,这样就圆满了。如来藏妙真如性,是不是自己跟自己捉迷藏啊?都是自己在变现。

 

阿难!譬如有人手足宴安,百骸调适,忽如忘生,性无违顺。其人无故,以二手掌于空相摩,于二手中妄生涩滑、冷热诸相。受阴当知,亦复如是。

 

受阴呢,是我们身根的第一念,叫直觉。手这么一搓,是不是就感受到或者冷,或者热,或者很平滑,或者很粗糙?这都是身根第一念直觉。

譬如有人:就比喻为我们的真心如来藏性。手足宴安:这是表我们自在解脱、如如不动的时候。百骸调适:跟「手足宴安」是表同一个意思。忽如忘生,性无违顺:这种状态一般可以从根本无明——生相无明和枝末无明这两个角度加以观照。我们就是在这个枝末无明打妄想的时候,有没有离开过生相无明啊?没有。所以我们在抓住当下的时候一般地都可以从根本无明开始观照起。

那么在这个实际的情况之下,这个人已经有了肉团身了,他已经进入了三细无明、六粗无明,从无明来讲已经很圆满;但是从这个比喻上面来看,要追溯到根本无明。所以如果从枝末无明来讲,这个「忽如忘生,性无违顺」,一般在修证过程中把它说为是已经达到了舍受这种境界。舍受的人他没有苦乐的感觉。

其人无故,以二手掌于空相摩,于二手中妄生涩滑、冷热诸相:所以「妄生涩滑、冷热」,是各种各样的感受、各种各样的苦报或者福报。「涩」,是指在三恶道中众生的那种苦受;「滑」,是比喻在人道、天道的那种快乐的感受;「冷」,是指小乘人修行人那种枯燥无味的感受,也叫枯受;「热」,是指菩萨道的人虽然修得很苦,但是他也感到很高兴。各种各样的受,全靠我们怎样用心。

比如一个人已经看破了红尘,已经明白了吃苦就是消业,就是解脱;已经明白了过去、现在、未来都是我们自己,解除了对死亡的恐惧。那么这个时候问问自己,面对灾难的时候,你的心态怎么样?比如说马上地震就要来临,你害怕不害怕?比如说把你投到监牢里,你自在不自在?这个时候就可以检验我们受阴破得怎么样。人家给你瞪一下眼睛,甩你一个耳巴子,你会以什么样的心态来对待?你是什么感受?我们可以瞒得住别人,但是一定瞒不住自己。如果在这方面欠缺,你就要用功,你继续观照对如来藏的道理观照得怎么样。真正解除了受阴,当下也就解除了想阴。圆顿大法是圆融的。

 




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