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霍金认为宇宙中的某些事实也许比任何科幻小说家的疯狂想法还要奇特 , 比如黑洞 。 这是目前已知宇宙中发现的最奇特的天体黑洞 , 早在被证实很久以前就被人提出了 。 这个人就是约翰·米歇尔 , 他在1783年 , 也就是爱因斯坦出生的前96年就提出关于黑洞的猜想 。
约翰·米歇尔 1724-1793
他提出如果有人向天上发射一颗子弹 , 那么这颗子弹最终会由于引力而减速并回落到地球 , 但是当这颗子弹的速度大于11公里每秒时 , 地球的引力将无法将子弹拉回 , 这就是地球的逃逸速度 。 宇宙中各个天体由于质量不同 , 逃逸速度都不同 , 而光却可以轻易逃离任何天体 , 因为它的速度是如此之快 。
那么 , 如果宇宙中有一种天体的质量足够大 , 密度足够小 , 那么它表面的逃逸速度会比光速还大 。 连光都无法从这个天体逃逸 , 所以这个天体我们是看不到的 , 米歇尔称之为“暗星” 。 这颗“暗星”具备一些我们完全想不到的物理特性 , 但是他的这一理论在当时太过超前 , 没有人去深入研究 。
卡尔·史瓦西1873-1916
直到100多年后 , 德国科学家卡尔·史瓦西在一战停战的战壕中 。 利用爱因斯坦的方程大质量恒星的精确解 , 重新发现了米歇尔提到了“暗星” , 宇宙中的星体质量达到一定程度后 。 就会形成这样的魔球 , 任何东西经过他都会被他吸入 , 包括光线 。
史瓦西半径
史瓦西计算了这个魔球的半径 , 如果把太阳压缩到三公里大小的一个球体 , 或者把地球压缩到半径约一厘米的玻璃弹珠的大小 , 那么太阳和地球就会变成这样的魔球 , 这个半径就叫做石瓦西半径 。 到了1967年 , 约翰·惠勒把这个天体叫作黑洞 , 这个词是如此的新颖 , 以至于很快就流行开来 。
黑洞
而霍金对黑洞是充满兴趣的 , 他投入了大量的精力来研究黑洞 , 在黑洞周围有一个被称为事件视界的边界 , 可以看作是一种时空界限 , 在这个地方引力刚好强到足以将光线拽回来 , 防止它逃逸 。
这就有点像你乘坐独木舟穿越一个河流 , 在你前方正好是一个大瀑布 , 如果你离瀑布较远 , 那么你只要快速向反方向划桨离开就可以逃脱 , 但如果你离瀑布较近 , 一旦你进入到瀑布的水流范围 , 你就无法逃脱 。
如果你驾驶一艘飞 , 一旦进入到黑洞的事件视界 , 你就会变成一根意大利面 , 被逐渐拉长 , 拉近黑洞 , 而且拉伸的速度之快以至于你可以在一瞬间看到你的后脑勺 。
坠入黑洞
只是在事件视界外面的人是看不到你跌进去的场景 , 因为外部的观察者只会看到你的飞船越来越慢 , 围绕的黑洞旋转直到逐渐消失 。
当所有人都认为黑洞只会吸收物质而从来不释放时 。 霍金却在1974年发现 , 黑洞似乎也在以恒定的速度向外发射粒子 , 这就是霍金著名的黑洞蒸发理论 , 也是他关于黑洞最大的贡献 。
霍金
而量子力学的研究也说明了整个宇宙空间充满了成对的虚粒子和反粒子 。 当虚粒子其中的一个被黑洞吸收时 , 另一个就会逃逸到无限远 , 这就是黑洞表现了向外喷发了辐射 。
很多人想知道穿越黑洞会到达哪里?根据现有的观测 , 黑洞中心是一个奇点 , 它是引力和质量坍塌的极限形成的 , 这个奇点是所有物理理论崩溃的地方 , 而且它和宇宙形成初始的奇点是否具备同一性质 , 霍金并不知道 。 如果想知道这个问题 , 我们需要找到一个小型黑洞 , 那么我们在瑞士建造的大型强子对撞机(LHC)让两速粒子加速的接近光速 , 然后对撞就有可能制造出一个极其微小的黑洞 , 那么这个黑洞将为我们研究真正的黑洞提供很多帮助 , 也许会是人类有史以来最重大的发现 。
量子对撞机
那么 , 黑洞存在的意义是什么?假设我们的宇宙时空是完全平坦的 , 这就像是你来到了一片一望无际 , 没有任何特色的沙漠 , 你往任何方向望过去都是一样的 , 你感到绝望 , 但是这个时候 , 突然你的前方出现了一座绿洲 , 一滩湖泊 , 甚至是一只骆驼 , 那么这个沙漠就会显得不同 , 方向感和不对称性就有了 。
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