事實比小說更奇妙,再大的腦洞也大不過黑洞

事實比小說更奇妙,再大的腦洞也大不過黑洞

“有人說,事實有時比小說更奇妙,沒有什麼比黑洞的情形更能體現這點了。黑洞比科幻作家的任何異想天開都更怪異,但它們卻是已經被科學家證明了的存在。”

——霍金


現在,黑洞終於要露出它的“廬山真面目”了!據消息,今天晚上9點,真正的黑洞照片要公佈了!在此之前,我們有必要再好好了解一下這位神秘的宇宙大咖。

關於黑洞的想像,幾乎突破次元壁的腦洞


當年迷倒萬千少女大嬸的《來自星星的你》大結局,神奇男主外星人都教授並沒有消失,而是去到了某個未知的空間,他還是可以時不時通過蟲洞穿越時空回到女主身邊。

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獲73屆雨果獎最佳長篇小說獎的小說《三體》中,男主進入了黑洞,到了高維空間,他可以從高維空間去控制三維的事物,可以跨越任意時間,類似三體中星艦人類從高維空間對水滴發動攻擊。

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在《星際穿越》電影中,男主人公、前NASA宇航員庫珀和他的隊友,利用土星軌道附近的一個蟲洞進入另一個行星系統。蟲洞彎曲了空間,讓超遠距離旅行可以在瞬間完成。

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再大的腦洞,也大不過黑洞本身


恐怕星空中再也沒有一個天體能像黑洞這樣,在科幻小說和大眾生活中佔據如此重要的位置。對於旋轉的帶電的黑洞來說,在理論上是有可能從某點進入黑洞到達另一個時空中的。這條路徑被稱為蟲洞,科幻作家們對此十分鐘愛。關於黑洞的數學模型還表明,穿過黑洞可以進行時間旅行。

就像我們所想像的太空有多美永遠也美不過真實存在的太空。前面提到蟲洞的存在只是理論上的可能,真實的蟲洞存在嗎?

要知道,愛因斯坦剛提出相對論的時候,德國物理學家卡爾·史瓦西就預言了黑洞的存在,在當時,他的預言還被嗤之以鼻,科學家們嘲笑這根本就是天體物理學界的鴨嘴獸一樣的存在。然而,過了幾十年,這些科學家們就打臉了,20世紀80年代,科學家們觀測到一個不可見物體在引力場上的移動,這是第一次發現宇宙中存在黑洞的證據。——黑洞,由預言和理論走到真實世界。所以,同樣地,我們不否認蟲洞真實存在的可能性。


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事實,往往比小說更奇妙


在愛因斯坦看來,想象一塊軟塑料布是重力可視化最好的方法,這塊塑料布上緊緊地覆蓋了一層座標網的框架,用來做標記。現在我們在塑料片上讓一顆玻璃球滾動,那麼玻璃球將會沿著直線運動。然後,再想象在塑料布上放一個很重的物體,比方說保齡球,那麼這個保齡球將會把塑料布弄彎;之後你再在塑料布上讓玻璃球滾動,由於保齡球造成的形變,玻璃球的運動軌跡將會彎曲。在愛因斯坦的預言中,保齡球的質量使座標網格彎曲了(他說的是“時空座標”),而我們所解釋的重力就是這個彎曲的效果。

現在,再想象一下這個保齡球變得越來越重,使塑料片變得越來越彎曲。最終,這塊塑料片可能在保齡球周圍都是彎的,然後就會折斷,使它自己和座標網完全分離。實際上,你現在就得到了一個黑洞——一個把自己和宇宙其他部分切斷的空間。

用一句更通俗的話來解釋,黑洞就是一個怎麼吃都行、超級有福氣到令人感到一丟丟害怕的“大胃王”。如果黑洞參加“大胃王”比賽,可能從此以後沒有任何一個商家敢舉辦類似的比賽了吧?(因為,都被吃垮了~)


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對於黑洞內部,我們沒有掌握任何直接的知識,因為信息無法從黑洞中出來。但是我們的數學模型表明,黑洞內部非常奇怪。比方說,史瓦西預言黑洞中心是奇點,在這個點上時空的曲率是無窮大,我們已知的物理定律都在解釋奇點上遭遇了失敗。

要知道黑洞周圍的引力場是非常強大的,而你的頭部和腳部受到的過大的重力差會讓你伸直,然後把你扯開—這個過程被天體物理學家們稱為“意大利麵化”,簡單來說,如果你和黑洞靠得太近,你就會被拉長,就像意大利麵一樣。什麼東西都無法活著穿過奇點,即使是人們所能想象到的最堅固的宇宙飛船也不行。

所以,能看到黑洞真面目已是三生有幸,但如果可以的話,最好還是避開黑洞!


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紫圖硬核科普系列:《太陽全書》《月亮全書》《太空全書》等


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