文 | 會飛的貓
編輯 | 菠蘿地海
宇宙中什么東西最快?是光,一秒鐘,光可以穿越30萬公里,幾乎就是地球到月亮的距離,所以月亮距離我們約1光秒。
根據愛因斯坦的狹義相對論,光速是宇宙中所有的物質運動、信息傳播的速度上限。
如果人的速度可以接近光速,那么人會長生不老,并且可以隨意穿越時空。
光速如此之快,但也有光逃逸不了的地方,這個地方叫黑洞。
在黑洞周圍是“事件視界”,如果你能到達這里,你可以窺見宇宙的前世今生,從宇宙大爆炸到宇宙未來,世界未解之謎、地球生命起源之謎……你都會一目了然,在這里,你就是神。
黑洞的神奇之處不僅僅在于此,黑洞內別有洞天,黑洞可以制造無限宇宙,而無限宇宙又可以生產無限黑洞,永無止境。
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預言黑洞
19世紀的天文學家威廉·赫歇爾喜歡和他的兒子約翰分享宇宙中的奇跡。
威廉·赫歇爾有個朋友,是一個非常聰明的人,也是一位天文學家同時也是里茲的牧師,他的名字叫約翰·米切爾。
但很可惜,當約翰還是小嬰兒時,約翰·米切爾就過世了。
約翰·米切爾堅信有些星星雖然看不到,卻確實存在,人類永遠無法用肉眼看到它們,米切爾稱它們 為“暗星”。
“恕我直言,父親,你的朋友肯定弄錯了,如果沒人能看到,我們怎么能知道它們確實存在呢?”小約翰推翻了米切爾的猜想。
“你看到在海灘上留下一串串的腳印的人了嗎?”父親赫歇爾反問小約翰。
“我沒看到他們,怎么了?”
“但你知道他們確實存在,不是嗎?”
約翰·米切爾是世界上最偉大的科學家之一,他生活、工作于18世紀的英格蘭,現今沒有他的畫像存世,有人曾經形容他是一位“胖胖的黝黑小矮人。”
米切爾設想一個巨大的恒星,質量巨大到即使光線也無法逃離它的重力吸引,因此它被米切爾稱為暗星。
暗星主要由超中性子構成,并通過暗物質和正物質的湮滅釋放能量。
人類無法用肉眼直接看見它,但在宇宙這個巨大的沙灘上,它可能留下了某些足跡。
米切爾認為,正因為暗星巨大的引力,使得人類或許可以偵測到它們。
如果一個暗星碰巧吸引著一個稍小些、會發光的星星,這顆星星會以相對固定的軌道,環繞著一個看不見的東西在運行。
即使我們看不到,我們也知道,有個質量超級巨大的東西在那里。
暗星或者叫黑洞,黑洞是什么樣子的呢?它的里面又是什么樣子?
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重力
地球上的所有的一切都在不停地運動,每時每刻,在世界的各個角落總有新鮮的事情在發生。
但地球上有一樣東西從來沒有發生過變化——重力,重力在地球過去的45億年間一直保持不變。
但如果今天,我們可以改變它,會發生什么事情呢?
重力受時空影響會發生畸變,如同愛因斯坦提出的理論,“空間可以膨脹和收縮,甚至無限彎曲。”
如果地球的體積和密度有細微的不同,它的重力也會不同,有無限的可能性。
重力單位被稱為G,假設地球沒了重力,運動中的人和物就會向天上飛去。
如果把重力加大到8G或者9G,這個重力和戰斗機飛行員高速轉彎時承受的重力相當,幾分鐘內,還不會讓人受傷,但是絕對會使人不舒服。
重力達到10萬G時,地面上的消防栓會被自身的重量壓扁。
而當重力達到幾百萬G,光也會被拉彎,光依然保持恒速,但它無法逃逸。
這就是米切爾說的暗星,現在被科學家稱為黑洞。
黑洞不是科幻小說里的宇宙吸塵器,它們不會到處吞噬,你得去找它們,但是如果你去了,就是有去無回,連速度最快的光都可以被它吞噬,還要什么是黑洞吞噬不了的呢?
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黑洞的形成
當物體內部的壓力不足以抵抗自身的引力時,就會發生重力崩潰。
對于恒星而言,通常是因為恒星內部的燃料太少,當巨大的恒星消耗完它們的核燃料,它們不能保持高溫以抵消自身向內的引力。
恒星沒有任何機制強大到可以阻止內爆,恒星崩潰塌陷,沒有光亮,只留下重力,最終會不可避免地形成黑洞。
黑洞將一個超巨星萎縮的“尸體”隱藏其中,恒星本身可能萎縮到比黑洞還小。
科學家發現的第一個黑洞是天鵝座X1,距離地球6197光年。
在地球上,科學家是怎么發現這么小、這么暗、這么遠的天鵝座X1的?
科學家通過另一種光——X光,發現了它。
在X光中,看不到藍色的星星,因為它的表面溫度只有微溫3萬度,而黑洞周圍的氣體圓盤,在X光中發出耀眼的光芒,溫度高達1億度。
如同威廉·赫歇爾所發現的,很多恒星都有親密的小伙伴,它們一起組成聯星系統。
但如果其中一個異常巨大的,另一個比較小,小的這個可以吞噬它兄弟的大氣層,這種關系可以持續幾百萬年。
較大恒星的大氣層被抽到熾熱耀眼的吸積盤上,吸積盤不停自轉,并且漩渦式的進入黑洞。
勢不可擋的重力不斷加速藍色星星的氣體,將其卷入死亡漩渦,跨過時空的界限,一去不復返。
這至關重要的界限將黑洞與宇宙的其他部分隔離開,被稱為“事件視界”。
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事件視界
吸積盤中的物質,在靠近“事件視界”時會慢下來,但絕不接觸它。
如果你站在大氣漩渦上,幾秒鐘就會越過“事件視界”,進入到從沒有任何東西會回來的未知國度。
科學家們搜索了幾十個星系的中心,在每個星系里面都能找到一個質量超級大的黑洞。
我們的銀河系也不例外,最靠近銀河系中心的恒星運動的速度超過每小時4千萬公里,它們怎么會運動的這么快?
唯一合理的解釋是銀河系中央存在著質量等于四百萬個太陽的物體,這四百萬個太陽發出的光去哪里了?
既然我們看不見,光一定是被禁錮在黑洞里了。
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地球離得很遠,很安全,其它的世界或許就沒有這么幸運了。
如果你能達到“事件視界”,你可以看到宇宙的整部過去、未來史,它們都會展現在你眼前。
怎么會呢?
因為時空受到黑洞的極度重力影響而扭曲,時間被拉伸至極致,那里是人類未經涉足過的科學領域,可能有我們未知的物理定律支配著黑洞中央的一切。
你可能還會發現我們宇宙中的其它時間和空間,換句話說,你可以穿梭時空和達到平行宇宙。
相對論的第一條戒律,汝不可超越光速,太空中沒有什么速度可以比光速快,但太空并不空曠。
空間可以延伸、收縮、被扭曲,那樣的話,時間也會被扭曲。
愛因斯坦發現空間和時間只是一個事物的兩個方面,時空本身可以被任意彎曲,用任意速度帶你去任意地方。
黑洞可能是不同宇宙間的時間隧道,通過這種星際間的交通系統,你可以達到時空的最遠端,或去一個和我們完全不一樣的宇宙。
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但是一個黑洞怎么能容納下整個宇宙呢?黑洞只是宇宙中很小得一部分呀。
這又是一個時空變出的戲法,黑洞無與倫比的引力可以將整個宇宙的空間扭曲并塞進去,相當于全部打包帶走。
地球現在受到的太陽引力或許很強,但卻無法和萎縮恒星內部的引力相提并論。
據科學家所知,當超大恒星萎縮成黑洞時,中心產生極大的密度和壓力如同誕生宇宙的大爆炸一樣強大,于是黑洞內誕生了一個新的宇宙。
這個宇宙可能會產生它自己的黑洞,這些黑洞又會產生其他的宇宙,這就導致了無限的黑洞和無限的宇宙。
或許我們的宇宙就是如此,只是無限個宇宙中的一個。
眾所周知,如果你想知道黑洞里面有什么,只需要看看自己身處的四周即可。
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