黑洞知多少

#晚潮#

黑洞知多少

——读《牛津通识课：黑洞》

2024.8.10

这本《牛津通识课：黑洞》（以下简称《黑洞》）的作者是英国作家凯瑟琳·玛丽·布伦德尔，我国张建东翻译，海南出版社2020年5月出版。全书篇幅并不大，虽分了8个章节，但仅7万多字，是本介绍黑洞学专业知识框架的科普类书籍。

关于黑洞，我们知道多少。在黑洞照片公布前，黑洞只是个飘在云端的概念。我们看不见黑洞，它吞噬一切，连光也无法幸免。虽然黑洞引起了人们的广泛关注，但关于黑洞的定义，并不容易回答。目前我们知道，黑洞就是一个引力很强的空间区域。我们试图了解地球以外的宇宙空间，我们也的确尝试着用探测器飞离地球，并从地球之外拍来照片，供无法离开地球的我们观察这个神秘的空间。旅行者一号是目前飞离地球最远的探测器，它在60亿公里之外拍回的地球照渺小如一颗尘埃，着实惊呆了不少地球人。而关于黑洞的信息，也一次次让人们惊讶。2019年4月10日，人类历史上首张黑洞照片发布，那是距离地球5500万光年位于室女座的M87黑洞照片。

图片来自网络

要描述看不见的黑洞，难度可想而知。但作者却用假设、比喻等人们容易理解的方式来说明这个概念。他引入“奇点”“事件视界”等概念，帮助读者来理解黑洞。黑洞是引力非常大的空间区域，假设地球的全部质量收缩到一个点，我们将这样的物体称为奇点。而事件视界则是指内部逃逸速度超过光速的边界。那么奇点周围的事件视界便起到了单向膜的作用：粒子和光子可以从外部宇宙进入黑洞，但没有任何东西可以从黑洞的视界内逃逸到外部宇宙。如此这个“单向膜”非常神奇，只进不出的属性，是否意味着越来越庞大的质量与体量，从而在宇宙造就唯一的存在？而我们目前对黑洞和了解之一，就是任何物质进入黑洞后将无法逃逸，连光也不例外。

于是作者引出黑洞的属性：质量和旋转。虽然理论上，黑洞还可能存在第三个特性“电荷”，但实际上黑洞携带的电荷会迅速被周围的物质所中和。因此，目前的假设是黑洞只有两个可以明确区分的特性：质量和自旋。用质量和旋转可以区分两类黑洞：其中不会自转的一类黑洞，称之为史瓦西黑洞。能够将两个史瓦西黑洞区分开的唯一特征就是其质量有多大。另一类是会自转的，不管开始如何转，最终形成的黑洞旋转将会非常显著，这种黑洞被称为克尔黑洞。实际上大多数恒星都是在旋转的，因为它们原本是由缓慢旋转的大质量气体云引力坍缩形成的。

看到这里，你是不是觉得很沮丧，若我们进入黑洞，那就意味着现存宇宙没有未来？我们对宇宙有多少了解？一种声音认为我们的宇宙一直在膨胀，然目前看起来，黑洞是不断坍塌缩小的，看来有另一种物体即白洞也是存在的。白洞看起来也像个黑洞，不过它并不吸收物质，而不是断地抛出物质。无法想象，人类个体若进了这样的物体，不否还能生存。说到这里，作者解释了第三个名词：虫洞。可能就目前情况而言，虫洞是最吸引人们的一类假想物。

我们现在发现，地球像一个孤岛，在宇宙中肯定会有其他存在外生物的星球。但两者距离实在太遥远了。倘若这两个空间可以折叠，然后中间最近的一点可以有时间通道，这个通道就是虫洞！如果我们的宇宙真的存在第五时空、第六时空等等，那么有虫洞的存在我们要实现旅行也不是不可能。

看到这里，你是不是也有兴趣来了解一下什么是黑洞，以及人们为什么要研究黑洞。说来你可能有些意外，要研究黑洞的原因之一是，它开启了物理参数空间的探索。它将广义相对论和量子力学结合起来，但尚未实现统一，仍将是物理学的前沿问题。第二个原因是，试图理解黑洞现象引起了科学家和许多有思想的外行人的兴趣，提供人们被科学所激发的途径，鼓动人们去了解我们周围的宇宙的伟大之处。正在看此文的你就是这样被吸引到黑洞世界中来了。

你看，黑洞的世界如此奇妙。当我们仰望银河时，是否会眺望人马座方向？2022年5月12日公布了一张的黑洞照片，正是银河系中心黑洞人马座A*（Sgr A*）的首张照片。据悉，银河系存在多个黑洞，是否会吞噬波及我们太阳系？所以我们可能真的需要有像旅行者一号这样的探测器，非常迫切地去了解探索地球之外的宜居星球，为我们的再次搬家作出准备。为什么说是“再次搬家”？也许我们的前世已经流浪过一次了，谁能知道呢？

作者简介：黄挺女，笔名黄岚，浙江慈溪人，法学硕士，全国公安文联会员，中国诗歌学会会员，中华诗词学会会员，浙江省作家协会会员，浙江省天文学会会员。著有《黄岚诗钞》、《诗心游踪》。