黑洞長久以來都激發著人們的興趣和好奇心。而如今引力波的發現無疑將助長對黑洞的關注。
我被問到過的問題中,有許多關於涉及黑洞的科幻有多“硬”,或者例如《星際之門》中對蟲洞的描述真實與否。雖然一貫如此,但有一個話題幾乎每次都出現,那就是黑洞在理論上能夠以怎樣令人毛骨悚然的方式影響人類和地球本身。
質量,電荷,自旋
黑洞有三個引數(理論上來說)是可測量的:質量,自旋(或角動量),和總電荷。事實上,這些就是外部觀察者能夠得知的僅有的三個引數,因為其他任何形成黑洞的物質的有關資訊都是丟失的。這就是所謂的“無毛定理”。簡而言之:不論你向黑洞扔進一個多麼毛茸茸或者複雜的物體,它都會被簡化(或者剃)至質量,電荷,和自旋。
這些引數中,質量按理說是最顯著的。一個黑洞的定義是它的質量集中在一個極為微小的體積——“奇點”。並且正是黑洞的質量——以及質量導致的巨大重力——對周圍的物體造成了“傷害”。
太空意麵
圖解:黑洞意麵化
意麵:好吃,但變成它就不好了
黑洞附近最著名的現象之一被富有想象力地稱作“意麵化”。簡短來說,如果你無意中靠黑洞過近,你就會被拉伸,想條意麵一樣。
這個現象是作用在你全身的引力造成的。想象你把一隻腳伸進了一個黑洞,由於你的腳更靠近黑洞,它們會比你的頭受到更加強大的引力。更糟的是,由於你的手臂實際上並不在身體的中央,它們會被以與頭略不相同的(向量)方向吸引。這將造成身體靠近邊緣的部分被向內引。最終結果不只是整個身體被拉長,中間部位還會被變薄(或壓縮)。由此,你的身體,或任何其他物體,比如地球,將開始變得像意麵一樣直到到達黑洞中心。
這些力變得難以承受的精確點關鍵取決於黑洞的質量。對於一個由高質量恆星塌縮形成的“普通”的黑洞,這個點可能距離黑洞視界好幾百千米——其以內的任何資訊都無法逃離黑洞。不過,對於超質量黑洞,比如被認為位於銀河系中央的那個,一個物體在距離它的中心數萬千米,還沒變成意麵之前,可能已經沉入黑洞視界內了。對一個黑洞視界外的遠距離黑洞觀察者來說,我們會看起來逐步減速,然後隨時間逐漸消失。
給地球的壞訊息
假定來說,如果一個黑洞憑空出現在地球旁邊,會發生什麼?造成意麵化的同樣引力效應會在此生效。地球最靠近黑洞的邊緣將感受到比對面強得多的力。這樣,整個星球的厄運在所難逃。我們將被撕裂。
同樣地,如果一個真的超質量黑洞將我們吞噬進了它的黑洞視界,我們可能甚至不會注意到,因為一切都會保持不變,至少在一小段時間內。這種情況下,災難降臨前可能還有一些時間。但別高興太早,我們首先終將不幸地被黑洞擊中——接著危機之後我們也許只能以全息形式生存。
小心輻射
有趣的是,黑洞並不一定是黑的。類星體——在遙遠的星系中心由黑洞供能的物體——極其明亮。它們可以使星系中其他所有星體加起來都黯然失色。這樣的輻射是當黑洞享用新物質時產生的。明確一下:我們能看見這些物質是因為其還在黑洞視界之外。黑洞視界以內沒有東西,哪怕是光,能夠逃離。黑洞享用的所有物質疊加,形成閃爍。這就是觀察者看到的類星體的閃爍。
但這對於任何圍繞黑洞運動(或靠近)的物體都是一個問題,因為它實際上非常熱。在被意麵化之前很久,這輻射的驚人威力就會煎熟我們。
黑洞周圍的生活
對於那些看過克里斯托弗諾蘭的電影《星際穿越》的人來說,一顆繞黑洞旋轉的行星的前景是顯而易見的。為了生命能蓬勃發展,需要有一個能量來源或溫度差。而黑洞就可以成為那個來源。不過有個陷阱,黑洞需要停止吞噬任何物質——不然它釋放的輻射會使任何鄰近的世界中的生命難以生存。
這樣一個世界上的生活會是如何(當然,假設它還沒有太接近被意麵化)完全是另一回事。這顆行星接收的能量與地球從太陽那兒接收的相比可能較少。並且這樣一顆行星上的總體環境可能同樣怪異。實際上,在《星際穿越》的創作中,為保證對於黑洞的描述的準確性他們諮詢了基普索恩。這些因素並不妨礙生活,它只是會造成前途的險阻和未來形態的不可預見。
參考資料
1。WJ百科全書
2。天文學名詞
3。 Kevin Pimbblet-村村
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