正文

第6章 黑洞与行星(5)

爱因斯坦的望远镜 作者:(美)艾弗琳·盖茨


从蹦极者的视角来看,驶向黑洞的旅程至少在开始阶段是引人入胜的。在接近事界时,他眼中的宇宙开始发生奇怪的转变。黑洞的引力透镜效应将偏转整个天空的光芒(所有可见的恒星和星系),并把这些光汇聚到他头顶上方的一个小圆盘内(在黑洞相反的方向上)。这个小圆盘最终会收缩为一个光点,而天空的其他部分则变得完全黑暗。当他刚刚穿过事界时,也并不会感到有什么特别,直到从某个点开始(确切位置取决于黑洞的质量),这次旅行就会成为痛苦的经历。痛苦的原因来自于引力的拉扯作用不是均匀的,而是和位置相关的。离黑洞中心越近,物体所感到的引力就越强。这一道理在地球上也是成立的(和一万米高空相比,地球表面的引力显然会更强一些)。但在一个黑洞中,这种力量的差异即使在很小的距离上也会变得很大。如果他的脚先落下,脚受到的拉力将比头部受到的拉力更强,从而造成一个相当痛苦的拉伸过程——他将被拉成一根细长的人体拉面。幸运的是,这一过程是非常短暂的。事实上,他很快会被完全粉碎,并结束这场引力游戏。

一个自旋的黑洞会更加恐怖,因为它会像一个终极漩涡一样,不断拉扯周围的时空以及时空中的一切。但是,旅行的结果总是相同的。掉入黑洞的一切物体都将永远地从我们生活的宇宙中消失。

但这并不意味着黑洞永远也不会损失质量。斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)就发现黑洞并不是完全黑暗的。它们会产生辐射。而在这一过程中,以各种粒子形式存在的能量,包括光,都会以与黑洞质量呈反比的速度从黑洞中流出。这听起来似乎很可笑——如果光不可能从一个黑洞中逃脱,黑洞又怎么可能产生辐射呢?要理解这一过程,我们必须进入量子力学的领域,并认识到真空并不是什么都不存在的状态(这一思想在我们讨论暗能量时也很重要)。相反,粒子可以从真空这个大熔炉中脱颖而出,并在极短的时间内重新消失。在这类过程中产生的虚粒子总是以粒子—反粒子对的形式出现,而它们的存在则要归功于宇宙的涨落——它们从宇宙中借出能量来供给虚粒子的产生,并在宇宙反应过来之前把能量再还回去。如果这种虚粒子对恰好在黑洞事界的外侧产生,孪生的粒子可能会被黑洞分开,从而永远分离。当一个粒子离黑洞远去时,它的伙伴则穿过了临界点,并永远消失在黑洞中。这样,逃逸的粒子就能够以质量和动量的形式带走正能量,而它的伙伴则带着大小相等的负能量进入黑洞,从而减小了黑洞的质量。


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