黑洞的死亡舞蹈

黑洞是宇宙中最奇怪、最神秘的物體。它們像宇宙中的吸塵器，吞沒靠近它們的任何東西，甚至是體積是太陽1億倍的星體，黑洞都能吞沒。它們沒有明確的目的，只是在時空中穿梭。宇宙中人類所認知的星體有2000億，天文學(xué)家相信在宇宙中有無數(shù)個黑洞，通過對它們的研究將揭開宇宙形成的奧秘。

黑洞如何形成?

繼牛頓之后，一位名叫約翰·米歇爾的英國科學(xué)家預(yù)測，有一種物體有很強的引力場，以至于連光線都不能夠逃逸。對于這一理論，法國數(shù)學(xué)家及科學(xué)家拉普拉斯做了明確的解釋，而最有說服力的是奧本海默和他的同事提出的理論。奧本海默和施奈德合寫了一篇關(guān)于星體及星云裂變的文章。那時人們不叫它黑洞，這個名字是后來才有的。這些觀察都證明，黑洞是真實存在的。

為了了解黑洞是如何形成的，首先需要知道宇宙是如何形成的。宇宙大約在200億年～150億年前形成。它始于無限密集且溫度非常高的一個點，科學(xué)家稱其為奇點，我們所知的自然法則對它完全不適用。它積累了大量的物質(zhì)，到達一個極點后爆發(fā)，科學(xué)家稱這種現(xiàn)象為大爆炸。大爆炸之后，小的氣體云再次集中起來，并在引力的影響下組合。因此，就形成像太陽一樣的星體。太陽的歷史大約50億年，它不會永遠存在，再過50億年太陽將會消亡。太陽可以將光和熱量送到3.8億千米之外，這些能量來自核裂變反應(yīng)，在溫度高達1500℃時，氫轉(zhuǎn)化成氦。當(dāng)太陽到了生命盡頭時，它將不能承受內(nèi)部裂變反應(yīng)的壓力，熱氣使太陽膨脹并使它爆裂，然后，地球上的所有生命和其他行星將會湮滅。在此過程中，太陽將會變異成一個紅色的巨星。當(dāng)太陽的燃料最終用完后，它可能在自身重心的影響下分裂。許多像太陽一樣的星體壓縮成我們所知的中子星。黑洞源自于中子星，其數(shù)量比太陽一樣的恒星多很多倍。

怎樣發(fā)現(xiàn)黑洞?

渴望靠近星體是人類古老的夢。16世紀天文望遠鏡的出現(xiàn)，幫助我們解開了天體之謎。今天的射電望遠鏡使我們能更準確地觀察宇宙。1990年，哈勃太空望遠鏡的發(fā)射升空，使我們能夠更深入地觀測宇宙。哈勃太空望遠鏡是以埃德溫·哈勃的名字命名的，他早在1929年就注意到宇宙是持續(xù)擴張的。

天文學(xué)家用超級照相機拍攝了6000億個小斑點，通過電腦閱讀、分析，這就是他們?nèi)绾卧阢y河系中心發(fā)現(xiàn)黑洞的過程。如何拍攝一些事實上看不見的東西呢?天文學(xué)家從中心點按某種特定的、不同的間隔來觀察星體，測量它們的確切速度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)和太陽系相似之處在于銀河系中越接近中心，星星移動得就越快。就像太陽系一樣，在中心處有一個堆，它能控制一切。它不是一個太陽堆，而是250萬個太陽堆同在一個非常小的體積里，中間的白色圓點是星星在黑洞周圍旋轉(zhuǎn)，這是一種死亡舞蹈，它們不可抗拒地旋入黑洞的中心并被吞沒。

如果一個星體比太陽大很多，那么這樣一顆星體會在相對短的時間也就是幾百萬年內(nèi)爆炸；如果一顆星體比太陽大幾百倍，那么它所剩的只有灰燼。如果這些灰燼有足夠的重量，那就會崩裂形成一個小黑洞。在銀河系中，黑洞之所以出現(xiàn)在中心位置，可能是由于在其巨大引力下將星體拉到中心，形成了非常稠密的星體堆。在某時星體大量滑移，彼此融化，形成一個中等尺寸的黑洞。它們通過不斷吸入其他物質(zhì)、星星和氣體，隨著時間的推移，黑洞會越變越大。衛(wèi)星投入使用后，天文學(xué)家及宇宙學(xué)家開始揭示黑洞的理論原理，我們也因此了解到更多關(guān)于宇宙及黑洞的知識。

黑洞內(nèi)部有什么?

黑洞內(nèi)部有什么秘密在等待我們?nèi)ヌ剿髂?所有的物質(zhì)，無論是灰塵還是行星，都趨向于黑暗，被重心巨大的力量所牽引，潛伏在內(nèi)部的某個地方，這就是時間與空間分離的地方。

物理學(xué)家曾相信只有三維空間，即長度的維數(shù)、高度的維數(shù)及寬度的維數(shù)。這三個數(shù)字讓我們把一切事物放置在從你的鼻尖到宇宙的盡頭。愛因斯坦引入第四維——時間，就是說宇宙由四維組成。為了理解宇宙的性質(zhì)，我們不得不特別關(guān)注時間的維數(shù)。通常我們經(jīng)歷時間和空間是非常困難的事情。我們已經(jīng)在太空中認知了三維。通常我們看表時只是感知時間，但不能影響時間。時間的運動總是在同一個方向上進行——從過去到將來。我們既不能讓時間逆轉(zhuǎn)，也不能讓其停止，更不能讓其提前。自然科學(xué)家把空間和時間用數(shù)字的方式描述成一個單元，時空、時間是第四維的。1905年，愛因斯坦創(chuàng)造廣義相對論，用來統(tǒng)一時間和空間，用以證明一個運行的時鐘比一個靜止的時鐘走得慢。也就是說，一個移動很快的物體，時間過得比在地球上慢。在飛機上，時間的延伸只是億萬分之一秒，然而，這個時鐘仍然非常精確，足以證明愛因斯坦的理論。

根據(jù)愛因斯坦的理論，按軌道環(huán)繞地球的飛行員，大約每小時行駛73 000千米，時間過得卻非常慢。因此在廣義相對論里沒有絕對的時間，愛因斯坦把時間和空間作為動力來理解。因此，時空不是平直的而是卷曲的。為了理解這一理論，我們想象一個空間作為一個有彈性的橡膠布，大量的星體創(chuàng)造了一個槽，就像蹦床上的保齡球一樣。所有的物質(zhì)都沿最小阻力的曲線軌道而運行，因此物質(zhì)決定了時空的曲率。同時，時空決定了物質(zhì)的運行行為。在太陽周圍的區(qū)域，重心使時空卷曲。太陽背后的星光沿這個曲率運行并被彎曲。因此，星體的位置對于地球上的觀察者來說有些歪斜。巨大的物質(zhì)能使時空卷曲，它的功能就像曲光鏡。

黑洞的奇點符合大爆炸的奇點。宇宙的密度及時空的曲率在這里是無限的。我們不能處理無限的數(shù)字，所以奇點是抽象的點，沒有人會到達那里。黑洞的中心會發(fā)生什么，就像大爆炸之前會發(fā)生什么一樣，這個問題目前無法回答，但黑洞給我們提供了發(fā)揮奇異思考的空間。

宇宙會被吞沒嗎?

黑洞能吸進整個宇宙嗎?原則上可以，但是別忘了我們的宇宙正在飛速地擴張?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)其他河外星系都在移動，而且越移越快。如上所述，在銀河系中心有一個大的黑洞，這個黑洞沒有足夠大的能量來停止擴張，宇宙本身也沒有足夠大的能量停止擴張。最終宇宙擴張到極限而再回轉(zhuǎn)是可能的。許多天文學(xué)家及理論物理學(xué)家相信這種現(xiàn)象將會發(fā)生。如果是那樣，宇宙本身就是一個黑洞，它本身被吸入，然后再回到所有黑洞內(nèi)部最終的奇點。

如果一個勇敢的宇航員乘坐火箭船，穿過黑洞的地平線，在那里將會發(fā)生什么?他會遭遇什么?不幸的是，他將不能告訴我們他所知道的一切。因為這是一個單程旅行，他將會被強大的引力所吸引，并且像意大利面條一樣抽出直到被扯碎，他不會生還……

如果一件東西不慎落人黑洞的中心，物理學(xué)家相信也許它不會丟失，它很可能通過黑洞落入另一個宇宙，這就是蟲洞。我們都知道，兩點之間最短的距離是直線。然而，物理學(xué)家不這么認為，因為我們能在多維空間將紙彎曲，讓兩點彼此接觸，所以蟲洞是捷徑，是最短的距離。通過多維空間的捷徑，通過第三維，允許我們?nèi)∽疃痰木嚯x，也許在一段時間內(nèi)來回移動第四維，進行一次奇妙的時間旅行。這看起來不可思議，要能實現(xiàn)，可能要依賴黑洞的幫助。根據(jù)相對論，物理學(xué)家假設(shè)一個黑洞有兩個末端，兩個末端在時空的不同地區(qū)開始，直到20世紀80年代，這些隧道被看成是科幻作家的想象。

但是斯蒂芬·霍金相信某一段的時間旅行是可能的，但是必須建立一個時間機器。太空船進入黑洞的蟲洞，而在另一個時間另一個地點出現(xiàn)，太空船捕捉到一個行星，行星的引力就像磁鐵，時間隨著每一次旋轉(zhuǎn)而慢下來。事實上，對于移動的物體來說，時間流逝較慢，也適用于蟲洞的末端。如果遵循物理學(xué)家的假設(shè)，那么蟲洞不必在宇宙空間，然而能與其他宇宙連接。許多科學(xué)家相信，我們的宇宙在漸漸地擴張，總有一天它會崩裂。如果這個最后的崩裂也被稱為大爆炸，那么我們的宇宙能通過蟲洞漫步并且產(chǎn)生新宇宙。這種想法讓我們推測，宇宙的形成可追溯到200億年～150億年以前，就是多宇宙論。也許我們的宇宙并不孤獨，也許我們的宇宙有孩子，也許我們的宇宙本身會發(fā)出隆隆的聲音。

隨著歷史的進程，人類已揭示了許多宇宙的秘密。但是對于那些古老的謎團你能找到真正的答案嗎?一件事是肯定的：許多問題的答案仍藏在黑洞的深處。