它是宇宙中最簡單的天體,也是宇宙中最恐怖的天體。雖然人們對它的認知有限,卻不妨礙人們對它的嚮往,因為它代表了無限的未來,它就是黑洞。
最簡單最恐怖的宇宙怪獸
在1915年,愛因斯坦在廣義相對論中提到一種宇宙怪獸,這個怪獸擁有巨大的吸引力,不論任何物質在進入這種怪獸的勢力範圍後,都無法逃離。
即便是被認定為最快速度的光,也逃不出怪獸的巨口。
愛因斯坦口中的宇宙怪獸,在上世紀六十年代被人們命名為黑洞。說它叫黑洞,但它並非是一個洞,而是一個球。
科學家認為,黑洞的形成大約有三種方式,第一種來自於宇宙大爆炸,第二種來自於宇宙早期的氣體塵埃,第三種則源自大質量恆星的超新星爆發。
現如今想要出現新的黑洞,大多都是超新星爆發。當一個大質量恆星壽終正寢的時候,它的鐵核心被中子化,質量極大體積極小,成為一顆中子星。
此時中子星上一指甲蓋的質量,相當於一個喜馬拉雅山。但由於壓力過大,中子星也會進一塌縮,最終形成黑洞。
由於黑洞有強大的引力,連光都無法從中逃脫,因此人們只能通過間接的方式觀察黑洞。
比如觀測它對其他事物的影響,藉由物體被吸入之前發出的「邊緣消息」來觀察黑洞。
再比如間接觀測恆星或星際雲氣團繞行黑洞的軌跡,也可以用來觀測黑洞的情況。
目前人們已經確定,黑洞是宇宙中最簡單的天體,人們只需要用三個參數就能描繪出黑洞,它們分別是質量、角動量和電荷。
質量決定黑洞大小,角動量是所有旋轉物體具備的物理量,電荷可以衡量物體帶電多少。當然黑洞也可以不旋轉,也可以不帶電。
在這種情況下,黑洞就出現了四種情況。帶電不旋轉黑洞、帶電旋轉黑洞、不帶電不旋轉黑洞以及不帶電旋轉黑洞。那麼如果我們「不小心」掉進黑洞,會發生怎樣神奇而恐怖的事情呢?
黑洞的奇幻漂流
愛因斯坦說黑洞是宇宙中最恐怖的怪獸,那如果人們進入黑洞,會發生什麼事情呢?人是會瞬間死亡,還是受盡折磨呢?
由於黑洞存在四種形式,因此進入這四種黑洞的遭遇也有不同。
不帶電不旋轉的黑洞叫史瓦西黑洞,由於其不帶電也不旋轉,因此這個黑洞只有一個質量參數。
當飛船靠近史瓦西黑洞,它或許會因為無限拉長而被扯碎,但如果這個史瓦西黑洞夠長,它也可能僥倖生還。
如果飛船活着穿過視界面,裏面的人或許完全無法發現任何異常,但電子儀器卻能感覺到宇宙中的一切電磁波信號都在降低,直到消失。
當飛船穿過視界面後,會發生和看到什麼呢?由於人類無法觀察到,因此科學界只能對其展開想像。
一部分科學家認為,飛船穿過界面後會遇到一堵火牆,飛船被瞬間燒成灰飛。
另一部分科學家認為,飛船會繼續朝着黑洞中心飛行,只不過這個飛行不可逆轉。
而且飛船越靠近奇點,飛船受到的潮汐力越大,所以飛船早晚都會被扯碎成基本粒子,然後被奇點吞噬。
第二種是帶電不旋轉黑洞,這種黑洞被稱為RN黑洞,這種黑洞有兩個視界面。
當飛船穿過最外層視界面的時候,會進入一個「單向膜區」,這和區域的時間也指向黑洞的奇點,所以飛船也已經不可逆轉。
只不過在飛到奇點之前,飛船會撞到第二層視界面,第二層視界面裏面是正常時空,所以可以正常行駛。
但如果你想繼續靠近奇點,卻發現會有一股排斥的力量把你推開。
最初你可能感覺不到什麼問題,但很快你就會發現,自己進入了一個無限循環的怪圈,再也無法走出來。
第一種黑洞直接毀滅,第二種黑洞進入時間循環,那麼第三和第四種黑洞,又有什麼神奇的事情發生呢?
黑洞連接多元宇宙
黑洞是一個恐怖而神秘的存在,你或許會被火牆燒成灰燼,或許被被拉向奇點扯成碎片,也可能留在黑洞進入無限循環。但還有另一種可能,那就是通向多元宇宙。
第三種旋轉不帶電的黑洞叫克爾黑洞,第四種帶電旋轉的黑洞叫克爾紐曼黑洞。
這兩種黑洞比較相像,他們都是一個「扁球」,因為旋轉的力量會讓赤道膨脹。
而且他們的無限紅移面與第一視界也是分離的,它的內部有一個沙漏狀無限紅移面。
紅移面內部是正常宇宙空間,而兩個視界面之間是一個單向膜區。
在這兩個黑洞里,有一個神奇的部位,那就是位於無限紅移面和外視界面之間的能量層。
這個能量層還沒有越過黑洞的視界,因此還處於黑洞外部。
如果此時飛船進入了能量層,卻突然想逃離黑洞,那就有一個方法,就是向外丟出一個零件。
當這個零件掉進黑洞的時候,就會有一股強大的力量把飛船踢出能量層,遠離黑洞。
電影《星際穿越》中,飛船最後逃離黑洞,就是用了這一方法,只不過掉進黑洞的不是零件,而是男主。
為什麼丟出一個男主,飛船就能逃離黑洞呢?這並不是作用力和反作用力的原理,畢竟丟出一個東西產生的反作用力幾乎可以無視。
之所以出現這種情況,和彭羅斯的過程有關。我們平時投籃,扔出的籃球所擁有的的能量總是正的,但在能層裏面,這個籃球的能量卻是負的。
為了維持能量守恆原理,當一個物體分裂成兩個,一個帶負能量,另一個就必須增加正能量。
這就是為什麼丟下一個男主,飛船就能飛出黑洞能層的原因了。不過如果沒能及時丟出一個東西,飛船就會鑽進黑洞,而在這兩種黑洞中,有一個奇環。
人在奇環中是可以生存的,因此有科學家認為,奇環可能連接多元宇宙。
關於多元宇宙的概念,現在已經被很多科學家所接受,不過黑洞究竟是否與多元宇宙連接,誰也無法確定,只能由以後的人來解答了。