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    读报

    黑洞知多少

    2024-08-11 01:03 浙江宁波


    #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》。

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