你知道黑洞吗

    自从现代广义相对论诞生以来，黑洞便被科学家深深痴迷，人类一直试图揭开它的神秘面纱。

    黑洞的形成

    黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程：恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时，收缩过程停止，变成一个密实的星球。但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，中子本身被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。由于高密度而产生的引力，使得任何靠近黑洞边界的物体都会被它吸进去，就连光都无法逃离。

    也可以简单理解：恒星内部的氢原子核时刻相互碰撞，发生聚变。由于恒星质量很大，聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡，以维持恒星结构的稳定。当恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料。它再也没有足够的力量承担外壳巨大的重量，不能与恒星的万有引力抗衡，所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，物质向着中心点进军，直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体，最终形成黑洞。

    天体物理学家认为，黑洞中充满了大量的物质，并且物质会被推挤到一个密度无限大，体积无限小的点上，这个点便叫做“奇点”。奇点周围有一块黑暗区域，也就是黑洞的尺寸，是由奇点的引力大小来衡量的。

    黑洞不仅能够吸收黑洞外的物质，同样也能以热辐射的方式向外“吐出”物质。而这种量子力学现象，就被称为霍金辐射。在足够长的时间内，黑洞将辐射消耗完自身的全部质量，并随之消失。

    掉进黑洞会怎样

    如果人掉入黑洞，会被立即撕成碎片，还是毫发无损？没人知道答案。

    全球华语科幻星云奖得主江波认为，也许人掉入黑洞并不一定意味着死亡，其命运或许会很神奇、怪异，因为在一个场景里这个人已化为灰烬，而在另一个场景里，他还好好地活着。

    这种情况是理论物理学无法解释的悖论。江波假设了一个例子，你有一个名字叫小萍的同伴。当你掉入黑洞时，她正处于安全的范围，而且目睹你掉入黑洞的一幕。

    当你向黑洞掉落时，因为引力的梯度变化太大，小萍会看到你首先被潮汐力拉长成一根意大利面，然后变成一团虚无。此外，距离黑洞边界点越近，你前进的速度看起来就会变得越来越慢，在小萍眼中，你就像凝固住了一样，静止在那里，身体沿着边界不断拉伸，并被炽热的火焰所吞噬。

    然而，换成你自身的角度来回顾整个过程，上述神奇的事情并没有发生。当你向黑洞不断加速前进时，你没有感受到拉伸、速度的变化和可怕的烈火炙烤。因为你正处于自由落体运动过程中，没有感受到任何重力。

    从小萍的角度来看，因为量子物理学的核心宗旨是信息永远不能丢失。任何一点点能够描述你存在的信息会留在黑洞边界之外，否则物理学定律将会失效。而从置身黑洞之中的你来说，没有遇到炽热粒子流或任何非正常事物也是事实。否则，就违背了爱因斯坦论证的广义相对论。

    物理学家将这种矛盾的结论称为“黑洞信息悖论”，即人掉入黑洞必须同时具备两种状态，即黑洞外的一堆灰烬和黑洞内的活生生的人。

    不过，美国物理学家李奥纳特·苏士侃于1990年找到了解决这一悖论的方法。他认为，这一悖论并不存在，因为小萍只看到了那个化为灰烬的你，你也只看到了存活的自己，你和小萍永远无法将这两个“你”进行对比，没有第三者同时看到黑洞内外的你。因此，没有任何物理学定律会被打破。此时，黑洞告诉我们一个重要的秘密，那就是没有所谓的“真实”。“真实”取决于你在问谁，既有小萍认为的“真实”，也有你认为的“真实”。

    黑洞能通往另一个世界吗

    黑洞能够扭曲空间，从而使原本相距很远的两点之间的距离大大缩短。比如你在纸上画一条线，线就会跟着纸张的形状走，当你弯折这张纸时，线的长度是保持不变的。但如果你把这张纸戳通，线的两端之间的距离就会缩小很多。

    在科幻小说中，黑洞往往被描写成通往另一个世界的大门，它可以将人带往一个全新的宇宙。1994年，史蒂芬·巴克斯特所著科幻小说《环》中有过这样描写，因为空间中的任何物体都有旋转的倾向，如果奇点的旋转速度够快的话，它就不是一个点，而会形成一个环状，环状奇点就成为通往其他宇宙的大门。因此，黑洞可能就是虫洞，是一个连接不同时空的大门。

    芝加哥洛约拉大学的物理学副教授罗伯特·麦克尼斯说，环状奇点是通往新世界的大门这一概念要想下定论还为时过早。当人们试图解决黑洞——虫洞中的数学运算时，就总会遇到难以使这道“大门”保持稳定的问题。“和现实中的建筑相比，它们实在太不稳定了”。另外，如果黑洞可以通往其他宇宙，我们应当能观察到从黑洞中凭空出现的物体，但目前还没有人观察到这一现象。黑洞是否能带我们通往另一个世界，暂时只能当作假设来看待。

    （《科技日报》5.6 何亮）