霍金说黑洞可能通往平行宇宙,科学家将在今年拍出第一张黑洞的照片
热爱未知,比如宇宙和清晨
我们都生活在阴沟
但仍有人仰望星空
王尔德
我们对黑洞模样的全部想象,除了它会是一个至黑至深的漩涡之外,就是《星际穿越》里宛如土星的摄人图景。
↓ 在百度搜「黑洞」是有彩蛋的
跟许多其它事情一样,在过去,黑洞被认为是「不可能」的。
就像热力学之父「开尔文勋爵」威廉·汤姆森曾宣称像飞机那样「比空气重得多」的装置要在空中飞行是不可能,他还认为无线电没有未来,X 光只是无聊的把戏;《纽约时报》的记者曾嘲讽现代火箭学的奠基人罗伯特·哈金斯·戈达德不知道作用力与反作用力之间的联系,缺乏高中物理的基本知识,「火箭是不可能成功的,因为在外太空没有可以用以推进的空气」;爱因斯坦也曾在 1939 年写过一篇论文,试图证明「黑洞永远不可能形成」。
结果现在我们跟远在异乡的父母频繁地通话,嘱咐他们用 X 光全面检查身体,Elon Musk 也将带领我们登陆火星。
黑洞也真的存在。
至今,随着我们愈发深入的探索与观测,已经在虚空处发现了数千个致密的黑洞。宇宙在用自己至广至深的空间与时间告诉我们,一切皆有可能。
↓ 《星际穿越》的专家组是认真地用科学方法模拟出黑洞的视像
现在或许连小学生都能说出,「黑洞」是一种引力非常强的天体,包括光线在内的所有一切都无法从中逃脱,甚至可能通过它实现时光穿越,就像无数科幻作品里这么幻想的。
我们可以这么理解黑洞:设想一个平整、柔软的二维平面,比如一块很大弹力布,如果我们往平面上投下一小团物质,它会变形或起皱,这是如果把一颗初始速度极快的玻璃球往起皱处的切面上投去,玻璃球会围绕皱面滚动,就像行星绕着太阳运动的轨道一样。
↓ 质量达太阳 10 倍的黑洞之电脑模拟图
依据广义相对论的推演,黑洞中存在拥有无穷大密度的「引力奇点」,因而形成的超强引力,内里和附近的时空都会被扭曲,可能导致了奇异的情况,比如若你离黑洞很近,与地球上的我相比,我们对时间和空间的感觉会不一样。相对来说,你所处空间的时间会变慢。
↓ 科学家用引力透镜模拟的黑洞,可看出在星系背景扭曲的图像
去年,科学家推出了一个「Event Horizon Telescope」计划,要使用九座电波望远镜指向人马座 A*(Sagittarius A*)的方向,那里是银心的位置,也是一个推算中距离我们约 25,000 光年的黑洞,誓要在 2017 年成功拍摄出一张黑洞的照片。
银心是银河系中心最亮的区域,许多天文学家相信在银心中有一个不发光的质心,恒星绕着它转动。这个超重质量黑洞就是「人马座 A*」,发射着强烈的无线电波,质量大约是太阳的 400 万倍,每 11 分钟左右就能完整旋转一圈。
↓ 来自 NASA 的合成图中,右侧银光闪烁的地方就是人马座 A* 的位置,它的高亮度就像是掩耳盗铃,那是大量物质跌入它的结果,当然,这一瞬间发生在距离我们的 25,000 年前
不过由于它距离地球太远了,所以比较起来 —— 它占据的天空,不过是放在月球上的一张 CD 碟片那么大而已。
除了银河系的人马座 A* 之外,科学家团队已经计划前往更远的地方看看星系 —— 比如 M87,它的黑洞要大得多,但也距离我们大约 5350 万光年,这可不是一段小距离。
为了观测它,科学家们已经派出一架被称为「爆破等离子」的巨大飞机进入太空。
↓ 大麦哲伦云中心黑洞的模拟视图,请注意引力透镜效应,从而产生两个放大、以星云最高处扭曲的视野。银河系星盘出现在顶部,扭曲成一个弧形。
像是给科幻粉们发糖,2015 年瑞典皇家理工学院在首都斯德哥尔摩举办的会议上,霍金发表了一个有趣的观点:
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黑洞有出口,就算掉进去也还有机会出来。
他认为黑洞无法吞噬和消灭物理讯息,粒子有机会带着信息逃脱出来,但从黑洞里出来的信息已经不是原来的样子了,变得非常无序:就像若你烧掉一本百科全书,只要保存了全部的灰烬,那么理论上你并未损失任何信息,但要再想阅读上面的信息就将变得极其极其吃力。
但这一论点与相对论中关于粒子信息通过黑洞后就会被消灭的假设相悖。
↓ 瑞士摄影师 Fabian Oefner 的作品「Black Hole」,一种抽象却具有莫名吸引力的高速摄影作品,就像黑洞
霍金本人通过这场演讲要传达的讯息就是,黑洞并没有那么黑,也并不像过去认为的那样是个永恒的牢笼。严格来说掉入黑洞有可能全身而退,黑洞中心的奇点是通往另外的宇宙或者空间的通道,只是你将永远从本宇宙消失。
这就是迷人的虫洞说法,它们就像第四维的管道,如果宇宙真的不是一个冷冰冰、毫无人情味的存在,那么黑洞就是他给我们开的后门,让我们有途径可以突破被锁死的光速。
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黑洞必须非常大,而且如果它在旋转,就有可能通往另一个宇宙。但是,你会无法回到我们的宇宙了。
所以尽管我对太空旅行很有兴趣,但我可不会尝试。
当然这个理论还未经证实,或者我们将永远都无法证实了。
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We are all in the gutter,
but some of us are looking at the stars.
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Morning Rocks
一个小众,安静,展示未知之美的线上杂志
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