黑洞是宇宙中普遍存在的一種特殊天體,最早由米歇爾提出相關概念,後被拉普拉斯歸類為暗星,寫到自己的著作《宇宙系統論》中。所謂的暗星就是看不見的星星,從牛頓力學的角度可以很好理解,當一顆天體的逃逸速度大於光速,這就意味著任何物質都無法從這顆天體上逃脫出去,即使光也不行,這也是暗星名字的由來。
「黑洞」這個名字是在後來才出現,1976年惠勒在一場演講中首次使用「黑洞」這個名字來稱呼這種特殊的天體,在此之後這個名字就流傳開了。其實這個名字非常容易讓人誤解,把它理解成為一種時空通道,認為穿過黑洞就實現了穿越時空。
愛因斯坦廣義相對論場方程中的一個特解,支持這種特殊天體的存在,當然我們也不負愛因斯坦的預言,已經在深空中發現了黑洞的存在。在2019年4月10日由事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope)拍攝的首張黑洞照片公布,這是一個位於M87星系中心的超大質量黑洞,距離我們大約在5500萬光年,因此說不考慮宇宙膨脹的影響,我們看到的就是5500萬年前的宇宙。
黑洞按照質量可以劃分為三種,首先就是原初黑洞,這是猜想中可能存在的黑洞,它們形成於宇宙大爆炸初期,應該廣泛存在於宇宙深空中;其次是恆星級別的黑洞,這類黑洞是最常見也是目前被確認存在的,由大質量恆星演化到生命後期,經過超新星爆炸後形成。
但無論怎麼說要知道黑洞並非是表面意思上的「洞」,它只不過是一種比較特殊的天體,因為太過於緻密,即使是光都無法從黑洞中跑出來。或者從廣義相對論角度來說,黑洞導致周圍的時空發生彎曲,光在做著自以為的直線運動,但實際上就是在繞行。
進入黑洞真的可以穿越時空嗎?
對於這個疑問,我們可以嘗試著解釋一下,在這裡需要提前了解兩個概念:
1.蟲洞
這個名詞經常會出現在各種科幻影視作品中,例如「雷神」中的彩虹橋,還有「星際穿越」中的太空人們離開太陽系的時空隧道,穿越蟲洞就意味著跨越了時空。要知道蟲洞理論上是可以存在的,和黑洞類似,愛因斯坦廣義相對論場方程中的一個特解就支持蟲洞的存在,又可以把它稱之為「愛因斯塔-羅森環」。
通過這種特殊的時空結構可以實現從A點到B點快速移動,就像它的名字一樣,一個小蟲在蘋果表面上移動,它可以通過「蟲洞」抄近路到達另外一面。
2.白洞
從這個名字就可以看出來,它的性質是和黑洞完全相反的,黑洞就先是一個貪婪的吞噬者,只會吞噬物質能量,但從來不向外釋放(霍金輻射尚未證實),而白洞就是一直在向外噴發高能粒子,這也是廣義相對論預言的一種特殊天體或者說時空結構。白洞理論可以很好的解釋宇宙中存在的高能天體現象,例如距離我們非常遙遠的「類星體」,科學家認為「類星體」的中心就是白洞。
目前在宇宙深空中科學家發現過很多次高能爆發的現象,例如X射線、宇宙射線、射電爆發及雙射電源等高能現象,白洞理論都可以很好的詮釋。
黑洞-蟲洞-白洞構成的時空結構存在嗎?
因為黑洞一直都在吞噬物質和能量,那麼按照平衡的思想,宇宙中應該存在白洞來釋放出能量,而在白洞和黑洞之間就是蟲洞來連接。按照這樣的思想,穿越黑洞就意味著穿過了蟲洞,穿越了時空,但即使這種情況存在,那也是橫著進去變成粒子從白洞出來。
有人可能不太理解,因為前邊已經提到了黑洞是一種特殊的天體,它並不是真正意義上的一個洞,為什麼可以進行穿越哪?
這就要從廣義相對論來理解了,引力本質上就是一種時空彎曲,質量越大的物體會使時空彎曲的曲率越大,那也就意味著在不同時間和空間的兩個點,因為時空彎曲僅僅的碰撞在了一起,那麼通過這個連結點,就意味著跨越了時空。但是一直都有一個矛盾點存在,這三個「洞」的產生都是因為時空彎曲到極致的結果,那麼再引回引力上,也就意味著引力非常大,任何生物體應該都是無法承受的。
那麼人進入黑洞會發生什麼?
在之前上映的《流浪地球》大家應該都去看了,非常的精彩,其中有這樣一段情節,地球想要用木星進行引力彈弓效應的時候,要被木星吸引過去了,如果發生了,結果只有一個,地球會被扯碎變成木星的環,像土星環一樣。就是因為木星巨大的引力在地球兩端有差距,這種潮汐力會撕碎一切。
而人如果進入黑洞其實是相同的道理,你可能會感覺到頭部和腳部的受力不同,整個人在不斷的被拉扯像苗條一樣,想一想還是很恐怖的。最終進入黑洞只剩下了亞原子粒子,無論是否能穿越時空,那麼最終都只是回歸本質變成了微觀粒子了。
文/科學黑洞,圖片來源網絡侵刪。