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人類有可能活著進(jìn)入黑洞嗎?科學(xué)家:有一種黑洞有可能
1915年,愛(ài)因斯坦提出了著名的廣義相對(duì)論。廣義相對(duì)論一經(jīng)發(fā)表,就引起了全世界物理學(xué)家的轟動(dòng)。很快,德國(guó)天體物理學(xué)家卡爾·史瓦西利用廣義相對(duì)論進(jìn)行計(jì)算,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)真空解,非常詭異。
他發(fā)現(xiàn),宇宙中可能存在一個(gè)無(wú)限扭曲的點(diǎn),這個(gè)點(diǎn)沒(méi)有體積,也就是時(shí)空曲率無(wú)限大。但它卻擁有著極大的質(zhì)量,因而密度也是無(wú)限大的。這個(gè)點(diǎn),就是所謂的奇點(diǎn)。
由于這個(gè)奇點(diǎn)附近的時(shí)空過(guò)于扭曲,以至于連光都無(wú)法從它的周圍安全飛越,有一部分會(huì)偏折,有一部分甚至被它吞噬。這就導(dǎo)致奇點(diǎn)附近的一大片區(qū)域都沒(méi)有任何光可以傳播到我們這里供人類觀測(cè),因此科學(xué)家們將它命名為黑洞。
毫無(wú)疑問(wèn),黑洞是宇宙中最為詭異的天體。在黑洞內(nèi)部,人類已知的物理學(xué)定律都將失效。這就導(dǎo)致我們既無(wú)法直接觀測(cè)到黑洞內(nèi)部到底在發(fā)生什么,也無(wú)法通過(guò)天體物理學(xué)的計(jì)算來(lái)推測(cè)這里會(huì)有哪些詭異的事情發(fā)生。
而科學(xué)家們又是一群不服輸?shù)娜?,越是難以了解的事情,他們?cè)绞呛闷?。而且,黑洞不僅數(shù)量繁多,還在宇宙中扮演著非常重要的角色,從宇宙大爆炸初期到現(xiàn)在,我們幾乎可以一直看到黑洞的身影,它們甚至可能決定了星系的形成過(guò)程及方式,進(jìn)而影響了整個(gè)星系內(nèi)的恒星、行星,乃至生命。
正因如此,黑洞內(nèi)部發(fā)生的事情,也就更令人忍不住無(wú)限地遐想了。然而,迄今為止,我們只能對(duì)黑洞周圍的吸積盤進(jìn)行觀測(cè),從而對(duì)它的一些屬性進(jìn)行推導(dǎo)。在吸積盤以內(nèi),有一個(gè)視界地平線,在其內(nèi)部的區(qū)域叫做事件視界。在事件視界內(nèi)的任何物質(zhì)都無(wú)法逃脫,包括光,所以視界地平線又叫不回歸點(diǎn)。
一個(gè)黑洞的事件視界有多大,取決于它的質(zhì)量有多大。史瓦西在推導(dǎo)出黑洞這種天體后,又對(duì)黑洞的事件視界進(jìn)行了定量描述,這就是黑洞的史瓦西半徑。根據(jù)他的計(jì)算,如果宇宙中有一個(gè)黑洞和太陽(yáng)質(zhì)量相同(理論上是沒(méi)有的),它的史瓦西半徑大約是3公里;而如果地球變成一個(gè)黑洞,其史瓦西半徑則只有9毫米。
視界地平線內(nèi)到底是一個(gè)怎樣的世界呢?或許只有一個(gè)人真正進(jìn)去之后才能夠了解了。顯然,即便他真的進(jìn)入了黑洞,也不太可能告訴我們他看到了什么,因?yàn)槿魏涡盘?hào)都不可能傳出事件視界。不過(guò),誰(shuí)知道呢,也許有人就有著“朝聞道,夕死可也”大無(wú)畏精神,用生命去黑洞內(nèi)部進(jìn)行探索。
問(wèn)題在于,就算他愿意,他真的能活著進(jìn)入黑洞嗎?
科學(xué)家們認(rèn)為:幾乎不可能。
在進(jìn)入黑洞之前,一個(gè)人(或者說(shuō)任何物體)都要面臨著一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),那就是恐怖的潮汐力。所謂的潮汐力,本質(zhì)上說(shuō)就是來(lái)自于引力。我們知道,兩個(gè)物體之間所形成的引力取決于它們之間的距離,而平時(shí)我們?cè)谟?jì)算引力的時(shí)候,都會(huì)將物體等效為質(zhì)點(diǎn),從而便于計(jì)算。
但是實(shí)際情況是,當(dāng)你的頭頂有一個(gè)太陽(yáng)時(shí),你的頭和腳受到的引力其實(shí)是不同的,因?yàn)槟愕念^和太陽(yáng)的距離比腳近一米多,理論上來(lái)說(shuō),頭部受到太陽(yáng)的引力會(huì)比腳大一點(diǎn)——也真的只有一點(diǎn)點(diǎn),以至于完全可以忽略不計(jì)。
然而,如果你來(lái)到黑洞旁邊,情況就不一樣了。黑洞的引力本來(lái)就極其恐怖,而你又過(guò)于接近,這就會(huì)導(dǎo)致你的頭和腳受到的引力相差極大。受力不同意味著加速度不同,所以你的頭和腳向黑洞下落的速度不同,以至于你的整個(gè)身體被拉長(zhǎng)到遠(yuǎn)比面條要更細(xì)。
“刺啦”一聲,你就被扯斷了——當(dāng)然誰(shuí)也聽(tīng)不見(jiàn)這個(gè)聲音。
對(duì)于恒星級(jí)黑洞來(lái)說(shuō),其史瓦西半徑相對(duì)比較小??茖W(xué)家計(jì)算表明,即使是一個(gè)人在它的視界地平線附近,由于已經(jīng)比較靠近黑洞中心,他的頭部和腳部所受到的引力就要差了10000億倍!在這種情況下,即使還沒(méi)有進(jìn)入事件視界,這個(gè)人就死定了。
不過(guò),宇宙中也并非只有這一種黑洞。在宇宙中,大部分星系的核心處都有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。這種黑洞質(zhì)量至少是太陽(yáng)的100萬(wàn)倍,有的甚至可以達(dá)到數(shù)百億倍太陽(yáng)質(zhì)量。
比如在銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞人馬座A*,其質(zhì)量大約是太陽(yáng)的400萬(wàn)倍。通過(guò)計(jì)算可以知道,它的史瓦西半徑大約是太陽(yáng)半徑的17倍,也就是大約117.5萬(wàn)公里。對(duì)于這種超大質(zhì)量黑洞來(lái)說(shuō),視界地平線距離奇點(diǎn)相對(duì)遠(yuǎn)得多。如果一個(gè)人落入超大質(zhì)量黑洞的事件視界,情況或許要比恒星級(jí)黑洞好一些,可以保證頭和腳受到的引力是相同的。
當(dāng)然了,想要進(jìn)入事件視界,這個(gè)人還需要先過(guò)一關(guān),那就是黑洞吸積盤。當(dāng)物質(zhì)被黑洞吞噬、加速向黑洞下落的時(shí)候,會(huì)因?yàn)槟芰康脑黾佣杆偕郎夭⑨尫懦鲆鄣墓饷⒑涂植赖妮椛洹?/span>
顯然,這樣的黑洞對(duì)于一個(gè)人來(lái)說(shuō)同樣非常危險(xiǎn),雖然不會(huì)通過(guò)引力將靠近黑洞的人殺死,但恐怖的吸積盤同樣具備致命性,讓一個(gè)人瞬間灰飛煙滅。
因此,找到一個(gè)相對(duì)平靜的超大質(zhì)量黑洞就非常有必要了,只要它不吞噬物質(zhì),就不會(huì)有吸積盤及其帶來(lái)的傷害。人類就可以進(jìn)入這樣的黑洞內(nèi),或許有一線生機(jī)能夠看到黑洞內(nèi)部究竟是怎樣的世界——當(dāng)然了,即便如此,他也不可能再出來(lái)了。
(圖片說(shuō)明:恒星級(jí)黑洞會(huì)把事件地平線附近的人扯成面條)
尷尬的是,我們尋找宇宙中的黑洞,很多情況下都需要借助它們的吸積盤來(lái)進(jìn)行尋找。如果一個(gè)黑洞沒(méi)有了吸積盤,那它就是徹徹底底的“黑”了,尋找起來(lái)會(huì)比較麻煩。好在我們知道,這種黑洞通常位于星系的中心,也可以有的放矢。
不過(guò),即使一個(gè)人真的能夠平安無(wú)事地進(jìn)入這樣的超大質(zhì)量黑洞,現(xiàn)在還有一個(gè)難題需要解決,那就是足夠快的航天器。畢竟,我們現(xiàn)在連太陽(yáng)系都沒(méi)有離開(kāi),何談更加遙遠(yuǎn)的黑洞呢……
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