【亞太日報訊】隨著引力波的存在被證實,基本上我們可以確定兩件事情:一是今年的物理學諾獎肯定是它沒跑了,如此捍衛老愛理論和夯實物理學大廈的發現不獲獎那是天理難容;二是幾千年來,人類面對宇宙,終於睜開了雙眼,我們在觀測宇宙的時候看見的不再是滿屏幕的雪花點和噪聲,可以有意識地開始搜索信號。
引力波以其超強的穿透性和基本無衰的穩定性,被很多科學家認為是“高等文明星際通訊的基本手段”,同時,它也是我們用來觀測目前極難探測的物質的絕佳手段,比如說黑洞。
人類對於黑洞的好奇一直都沒有停歇,就連科學界都對此爭吵不斷——霍金甚至一度想證偽黑洞的存在,更別說民間的無數科幻作品了。很多小說都有過人類的末日是太陽死亡變成黑洞進而吞噬地球這樣的橋段,地球被黑洞吞噬,到底會是一幅怎樣的場景?近日,一位美國科學家給出了答案。
“面條化”假設
有一個非常著名的黑洞假設——物體在靠近黑洞時,由於引力作用,會被“面條化”(spaghettification,這個單詞來源於spaghetti,意大利面)。簡單來說,如果你離黑洞過近,就會被黑洞的引力拉成像面條一樣長長的一條。這種效果的產生是重力梯度作用於你身體而產生的變化。
想像一下,你正在一腳踏進一個黑洞,因為你的腳跟頭部相比,離黑洞更近,所以它會受到來自黑洞的更強的引力,同時,你的手臂因為擺臂的關系,與你的腳還不在一個方向上,所以手臂還會受到一個來自不同方向引力的牽引。
不同的位置、不同的方向,這就使得身體的不同部位從邊緣向中心聚集,最終的結果不僅是身體整體的延伸,更讓身體的中間變薄變長,因此,你的身體,地球也是一樣,就會像被拉成了一根長長的面條,被黑洞的大嘴吞噬進去。
黑洞視界讓你短暫擁有“上帝之眼”
假設一下,如果我們的地球旁邊突然冒出來一個黑洞,會出現怎樣的情景?
首先,導致面條化的引力效應開始發揮作用,地球接近黑洞的部分會比另一邊受到更強的引力,於是地球開始解體,如果這個黑洞的質量非常巨大,那麼我們甚至有可能感覺不到自己正在被吞噬,因為在一段時間之內,由於時間變慢的影響,地球的視界(Event Horizon)會低於黑洞的視界,我們看到的東西將會一如尋常。
視界之所以叫“視界”,正是因為這是一個事件的邊界,邊界內發生的事件對於邊界外的觀察者來說,永遠不會發生。所以,從災難降臨到災難發生,你會感覺自己向黑洞跌落的過程沒有任何異常,就像從高處走向地面一樣。
你可以清晰的知道自己穿過正在穿越黑洞視界,進入黑洞內部。在穿過視界一瞬間,如果你回頭看的話,會看到外面的宇宙迅速的發展,恆星耗盡燃料爆炸,銀河系和仙女座星系碰撞,所有恆星熄滅,宇宙變得一片死寂。
當然從技術上說,你看不到。因為從外部射進來的光會因為藍移變成高頻的伽馬射線,不但無法辨認有效信息,還會直接把你烤熟。最後,你會變成二維世界的一張全息圖像,安安靜靜地被儲存在黑洞裡面。
黑洞會創建一個地球的全息圖景
“站在黑洞的表面會復制出一個近乎完美的自己”,新的“灰蘑菇”理論認為,“黑洞的邊界並不破壞它觸及的一切”。根據這一理論,黑洞有著非常“膽小”的性格。
俄亥俄州立大學的 Samir Mathur博士,提出了這一理論,其內容與當前學界主流理論大相徑庭,他認為黑洞並非什麼都吃得下,黑洞也有一道“防火牆”,這道防火牆可以阻斷黑洞與外界的聯系,同時Mathur博士指出,這道牆使得黑洞不會擾亂自身周圍的空間,以保持自身穩定性。
“在他們看來,黑洞不再是吞噬一切的殺手,而是某種良性的復制機制,這種機制可以被人類所用”,俄亥俄州立大學的研究員Pam Gorde這麼認為,“2003年Mathur第一次闡述了他的灰蘑菇理論——黑洞有一個明確但又模糊的表面。當時他說,黑洞的外殼(前文提到的防火牆)並沒有落入黑洞中,反而是黑洞緊緊地附著在牆上”。
該理論的一大優勢是,它可以支持宇宙是一個全息圖景的理論。全息圖景理論認為,宇宙就像你信用卡裡的安全芯片,存在一個或多個表面連接著更高維度的空間,在高維度空間看來,我們就和一張全息圖景沒什麼區別,這個“芯片”(平面)包含描述我們宇宙的所有信息。
理論上,任何描述三維物體的數據,例如你現在在看的這段文字,都可以被貯存在這樣一個平面中,宇宙就是這個平面最宏觀的版本。
有趣的是,黑洞不一定是黑色的。類星體——圍繞著超級黑洞運行的遙遠星系,通常看起來都格外明亮。這些黑洞雖然自身不發光,但由於其強大的引力,周圍物質在快速落向黑洞的過程中以類似“摩擦生熱”的方式釋放出巨大的能量,使得類星體成為宇宙中最耀眼的天體。
類星體的顯著特點是具有很大的紅移,表示它正以飛快的速度在向地球遠離,而我們之所以還能看見它,是因為它仍然處在黑洞視界之外,黑洞的視界之下什麼都沒有,連光都無法逃脫。
超級黑洞是什麼?天文學家們認為,一個比太陽大十萬倍的氣態星雲就有可能坍縮成一個黑洞,無數個這樣的黑洞彙聚在一起,合並形成一個超級黑洞,最近的研究還補充到,黑洞合並時損失的質量以引力波的形式散發出來。另外,一個超級黑洞還有可能來自一顆一百倍太陽質量的巨星的死亡。
因此,對於一個圍繞黑洞運行的天體來說,它的最大麻煩是——太熱了。所以,當你在被黑洞“面條化”之前,很有可能黑洞的熱輻射就已經把你烤了個透熟。
對於看過電影《星際穿越》的人來說,圍繞著黑洞運轉的行星是非常奪人眼球的一個設定。生命的發展與延續,需要有一個穩定的能量來源,黑洞可以提供這些能量,不過前提是,黑洞不再繼續吞噬周圍的物質,或者不再噴發強烈的輻射能量。
在一個圍繞黑洞運行的世界中生活是什麼樣子?這個星球可以接收到的能量跟地球從太陽上接收到的能量相比一定少的可憐,星球的整體環境也一定很糟糕。
你別說,在《星際穿越》的劇本創作期間,Kip Thorne還真的仔細了解過類星體的知識,才保證了故事的進行的准確和真實性。不過這種種不利條件並不能完全隔絕生命,只是讓它們的生活變得極端艱難並且很難預測它們的進化。