[轉錄][摘錄]黑洞中也可存在理想液體
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標 題: [摘錄]黑洞中也可存在理想液體
發信站: 銘傳築夢別境 (Wed Mar 30 22:12:29 2005)
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黑洞是整個宇宙中已知最「擁擠」的地方，但美國華盛頓大學（University of
Washington）科學家Dam Thanh Son等人經過計算之後發現，即使如此，黑洞中
還是可以存在十足的液體，這種液體的黏滯力僅有水的1/400。由於黑洞的溫度
高達攝氏2兆度--足以分解所有物質的結構，因此這些液體應是完全由次原子粒
子（subatomic particles）所組成。
所謂的理想液體（perfect fluids）是指物質間的黏滯力（viscosity）非常低
，幾乎沒有任何阻力減低其流動狀態。Son等人利用弦論（string theory）中的
一種方法--「gauge/gravity duality」來決定黑洞於10度空間中的性質（所謂
的全像圖, holographic image），計算結果顯示由夸克（quark）和膠子（gluon）
等次原子粒子所形成的電漿，於三度空間中時，其黏滯力幾近於0；在每立方英吋
中含有的粒子數目相同的情況下，黑洞中理想液體的黏滯力僅約為水的1/400而已
；這是到目前為止，科學家所知黏滯力最低的情況。
當你攪動水盆中的水，過一陣子之後，水流動速度會逐漸減緩，然後恢復平靜，
如同攪動從未發生過一樣，這就是黏滯力的作用--讓水保持靜止狀態。同理，在
黑洞中，黏滯力也會讓所有的「流動」逐漸減緩，最後回歸靜止狀態。
多年來，物理學家試圖用弦論統一所有自然界中的作用力--如重力、電磁力等。
所謂弦論，是將宇宙中的基本粒子都當作是一維的物體--稱為「弦（strings）」
，而不是不具任何維度的單點（points）。弦論至少需要6個以上的維度（dimens
-ions）來描述一個物體的狀態，比大家熟知的4個維度（3度空間+時間）還多。
多出來的維度通常非常微小，因此測量不出來它們對其他維度的影響。
由於黑洞溫度高達2兆度，因此絕對會像一般液體一樣蒸發，在3度空間中，這就是
由著名物理學家史蒂芬‧霍金（Stephen Hawking）提出的的「霍金輻射（Hawking
radiation）」。然而在弦論的10度空間中，黑洞中的流體與一般流體不同。Son表
示：他們認為黑洞中的時間與空間是平坦的，不過另外5個維度則擠成一個非常小的
球狀體，最後剩下的一個維度則是彎曲的。在最後的這個維度中，流體所輻射出的
粒子回在行進時撞倒空間彎曲的邊緣，然後被「彈回」黑洞中，所以不會發生蒸發
的現象。
Son開玩笑地說：既然黑洞中的溫度高得嚇人，當然不適合居住，不過如果可以在這
個超低黏滯力的流體中游泳，感覺會像被和風吹拂過一般舒服。然而生物體愈小，
流體的黏滯性反而會愈大，例如細菌在水中游泳時，就像人們在蜂蜜中游泳的感覺
一樣。
參考資料來源：
http://www.universetoday.com/am/publish/black_hole_perfect_fluid.html?2132005,
2005.03.21
* 轉載自臺北天文館
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