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人类有可能活着进入黑洞吗?科学家:有一种黑洞有可能
1915年,爱因斯坦提出了著名的广义相对论。广义相对论一经发表,就引起了全世界物理学家的轰动。很快,德国天体物理学家卡尔·史瓦西利用广义相对论进行计算,发现了一个真空解,非常诡异。
他发现,宇宙中可能存在一个无限扭曲的点,这个点没有体积,也就是时空曲率无限大。但它却拥有着极大的质量,因而密度也是无限大的。这个点,就是所谓的奇点。
由于这个奇点附近的时空过于扭曲,以至于连光都无法从它的周围安全飞越,有一部分会偏折,有一部分甚至被它吞噬。这就导致奇点附近的一大片区域都没有任何光可以传播到我们这里供人类观测,因此科学家们将它命名为黑洞。
毫无疑问,黑洞是宇宙中最为诡异的天体。在黑洞内部,人类已知的物理学定律都将失效。这就导致我们既无法直接观测到黑洞内部到底在发生什么,也无法通过天体物理学的计算来推测这里会有哪些诡异的事情发生。
而科学家们又是一群不服输的人,越是难以了解的事情,他们越是好奇。而且,黑洞不仅数量繁多,还在宇宙中扮演着非常重要的角色,从宇宙大爆炸初期到现在,我们几乎可以一直看到黑洞的身影,它们甚至可能决定了星系的形成过程及方式,进而影响了整个星系内的恒星、行星,乃至生命。
正因如此,黑洞内部发生的事情,也就更令人忍不住无限地遐想了。然而,迄今为止,我们只能对黑洞周围的吸积盘进行观测,从而对它的一些属性进行推导。在吸积盘以内,有一个视界地平线,在其内部的区域叫做事件视界。在事件视界内的任何物质都无法逃脱,包括光,所以视界地平线又叫不回归点。
一个黑洞的事件视界有多大,取决于它的质量有多大。史瓦西在推导出黑洞这种天体后,又对黑洞的事件视界进行了定量描述,这就是黑洞的史瓦西半径。根据他的计算,如果宇宙中有一个黑洞和太阳质量相同(理论上是没有的),它的史瓦西半径大约是3公里;而如果地球变成一个黑洞,其史瓦西半径则只有9毫米。
视界地平线内到底是一个怎样的世界呢?或许只有一个人真正进去之后才能够了解了。显然,即便他真的进入了黑洞,也不太可能告诉我们他看到了什么,因为任何信号都不可能传出事件视界。不过,谁知道呢,也许有人就有着“朝闻道,夕死可也”大无畏精神,用生命去黑洞内部进行探索。
问题在于,就算他愿意,他真的能活着进入黑洞吗?
科学家们认为:几乎不可能。
在进入黑洞之前,一个人(或者说任何物体)都要面临着一个巨大的挑战,那就是恐怖的潮汐力。所谓的潮汐力,本质上说就是来自于引力。我们知道,两个物体之间所形成的引力取决于它们之间的距离,而平时我们在计算引力的时候,都会将物体等效为质点,从而便于计算。
但是实际情况是,当你的头顶有一个太阳时,你的头和脚受到的引力其实是不同的,因为你的头和太阳的距离比脚近一米多,理论上来说,头部受到太阳的引力会比脚大一点——也真的只有一点点,以至于完全可以忽略不计。
然而,如果你来到黑洞旁边,情况就不一样了。黑洞的引力本来就极其恐怖,而你又过于接近,这就会导致你的头和脚受到的引力相差极大。受力不同意味着加速度不同,所以你的头和脚向黑洞下落的速度不同,以至于你的整个身体被拉长到远比面条要更细。
“刺啦”一声,你就被扯断了——当然谁也听不见这个声音。
对于恒星级黑洞来说,其史瓦西半径相对比较小。科学家计算表明,即使是一个人在它的视界地平线附近,由于已经比较靠近黑洞中心,他的头部和脚部所受到的引力就要差了10000亿倍!在这种情况下,即使还没有进入事件视界,这个人就死定了。
不过,宇宙中也并非只有这一种黑洞。在宇宙中,大部分星系的核心处都有一个超大质量黑洞。这种黑洞质量至少是太阳的100万倍,有的甚至可以达到数百亿倍太阳质量。
比如在银河系中心的超大质量黑洞人马座A*,其质量大约是太阳的400万倍。通过计算可以知道,它的史瓦西半径大约是太阳半径的17倍,也就是大约117.5万公里。对于这种超大质量黑洞来说,视界地平线距离奇点相对远得多。如果一个人落入超大质量黑洞的事件视界,情况或许要比恒星级黑洞好一些,可以保证头和脚受到的引力是相同的。
当然了,想要进入事件视界,这个人还需要先过一关,那就是黑洞吸积盘。当物质被黑洞吞噬、加速向黑洞下落的时候,会因为能量的增加而迅速升温并释放出耀眼的光芒和恐怖的辐射。
显然,这样的黑洞对于一个人来说同样非常危险,虽然不会通过引力将靠近黑洞的人杀死,但恐怖的吸积盘同样具备致命性,让一个人瞬间灰飞烟灭。
因此,找到一个相对平静的超大质量黑洞就非常有必要了,只要它不吞噬物质,就不会有吸积盘及其带来的伤害。人类就可以进入这样的黑洞内,或许有一线生机能够看到黑洞内部究竟是怎样的世界——当然了,即便如此,他也不可能再出来了。
(图片说明:恒星级黑洞会把事件地平线附近的人扯成面条)
尴尬的是,我们寻找宇宙中的黑洞,很多情况下都需要借助它们的吸积盘来进行寻找。如果一个黑洞没有了吸积盘,那它就是彻彻底底的“黑”了,寻找起来会比较麻烦。好在我们知道,这种黑洞通常位于星系的中心,也可以有的放矢。
不过,即使一个人真的能够平安无事地进入这样的超大质量黑洞,现在还有一个难题需要解决,那就是足够快的航天器。毕竟,我们现在连太阳系都没有离开,何谈更加遥远的黑洞呢……
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