多重宇宙示意圖 圖片來源:科技日報
黑洞形成圖 圖片來源:科技日報
面對浩瀚的宇宙,人類從未停止探索的步伐,與之相關的科幻作品層出不窮,其中不乏對未知的思考與大膽暢想。
2014年上映的《星際穿越》為我們講述了一個人類為了擺脫生存危機而進行星際探索的故事。影片中男主角庫珀穿越蟲洞到達遙遠星系,在黑洞中利用引力為女兒傳送摩斯電碼,最終改變了人類命運。那么在現實世界中人類對黑洞的了解到底有多少?進入黑洞之后,真的可以遇到奇點進入第五維空間嗎?下面,我為你揭曉這些答案。
影片中,當庫珀來到位于土星附近的黑洞時,驚異地發現眼前的黑洞是一個三維球體,并不是自己想象中的那個黑窟窿。當然,這是電影中對黑洞的視覺化處理。其實,現實中的黑洞也不真的是個洞,而是一種密度極高、體積極小的天體,一般由恒星演化而來。我們知道太陽的半徑是七十萬公里,假如它變成一個黑洞,半徑就會大大縮小,縮到大概只有三公里,而地球就更可憐,直徑六千多公里的地球如果變成黑洞,直徑將塌縮到只有幾毫米!
當然,并不是所有恒星都可以變成黑洞的,地球就更沒戲了。黑洞一般是由質量大于太陽10倍以上的恒星演化而來。暮年的恒星,因為核聚變反應的燃料耗盡而死亡,由于沒有外部力量來對抗引力,恒星殘骸便逐漸塌陷,在這之后,恒星半徑不斷減小,密度不斷增大。我們知道恒星質量越大,引力就越強,當恒星半徑收縮到小于某個值時,引力就變得巨大,能吸納周圍的一切物體,甚至連光都無法逃逸。既然光無法跑出來,我們自然看不到這個天體,所以黑洞是“黑”的,因此我們也無法直接觀測它,只能觀測到它對其他實物的影響,從而間接得知它的存在和相關數據。很多科學家甚至相信,所有大型星系的中心都會存在超大質量的黑洞,其中也包括我們所在的銀河系。這些黑洞的質量大小不一,能達到幾百萬到幾百億個太陽質量。
那么,現實生活中的人類可以像庫珀那樣進入黑洞并平安脫險嗎?答案也許要令科學愛好者們失望了,由于黑洞的引力巨大,任何一個試圖靠近它的人都將被撕得粉碎,另外,黑洞周圍的溫度超高,一旦接近它,也會立刻被熱成等離子體。
這樣看來,電影中的穿越故事離我們還相當遙遠,或許在不久的將來,它們還會被不斷發展的科學證明是謬誤。但是,這些都不能阻止人類的好奇心,以及對宇宙無盡的想象。(楊傲飛)
本文由北京工業大學應用數理學院教授周洪直進行科學性把關