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史瓦西半徑(黑洞半徑和史瓦西半徑)

  • 生活
  • 2023-04-19 17:23

這是科幻電影《星際穿越》中的畫面,我們眼前這個(gè)龐然大物正是黑洞。

只不過影片中的黑洞,比我們目前所知的任何黑洞都要大。按照影片的設(shè)定,這是一個(gè)具有1億倍太陽質(zhì)量,史瓦西半徑超過地球公轉(zhuǎn)軌道半徑,也就是超過1億4960萬公里,且高速自轉(zhuǎn)的克爾黑洞。雖然影片故事是虛構(gòu)的,但是在茫茫宇宙中,卻并不排除這種超大質(zhì)量黑洞的存在。

其中在我們銀河系的中心,便存在著一個(gè),史瓦西半徑高達(dá)2400萬公里的超大質(zhì)量黑洞!那么這個(gè)黑洞的存在,到底有多可怕呢?

在電影《星際穿越》中,男主角乘坐宇宙飛船成功進(jìn)入了黑洞,在黑洞視界的內(nèi)部,他來到了一個(gè)全新的更高維度的時(shí)空。在這里,他就像夢(mèng)魘一樣,可以隨意穿梭于任何時(shí)間線的任何地點(diǎn)。由此,他才得以給過去的女兒提供了一些提示。而等他從黑洞出來,躺在醫(yī)院的時(shí)候,他卻驚訝地發(fā)現(xiàn),自己僅在黑洞待了幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間,而此時(shí)的女兒卻已經(jīng)白發(fā)蒼蒼,變成了一個(gè)年齡比自己還大的遲暮老人。

從理論上來說,這樣的電影橋段,在現(xiàn)實(shí)中的確是有可能實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)楹诙吹拇嬖冢煌谟钪嬷衅胀ǖ奶祗w,因?yàn)槠渚哂谐蟮馁|(zhì)量和極小的體積,這就使得它的密度近乎于一個(gè)“無窮”的數(shù)值,這樣一來,黑洞便具備了扭曲附近時(shí)空的能力。如果從我們所處的四維時(shí)空來理解黑洞,那它就像一個(gè)在四維時(shí)空的平面中,硬生生制造出了一個(gè)“無底深淵”的存在。

當(dāng)我們身處這個(gè)“無底深淵”的附近,也就是黑洞視界周圍的時(shí)候,雖然我們自己可能不會(huì)存在任何異樣的感覺,但是我們周圍的時(shí)間流速,卻會(huì)因?yàn)闀r(shí)空曲率的增大,而變得越來越慢。因此,電影《星際穿越》中,男主從黑洞出來,發(fā)現(xiàn)自己女兒變成白發(fā)蒼蒼的老人,在現(xiàn)實(shí)中的確是存在一定理論依據(jù)的。

不過話說回來,雖然在理論上,可以通過滯留在黑洞視界附近求得“永生”,但是要想做到這里的“滯留”,以我們目前甚至未來幾百年的科技水平來說,卻幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的。這究竟是怎么回事呢?

就拿我們銀河系中心的銀心黑洞——人馬座a*來說,雖然它的史瓦西半徑?jīng)]有《星際穿越》中的黑洞大,但是卻也同樣高達(dá)2400萬公里,而它的質(zhì)量也要超過400萬倍的太陽質(zhì)量。這樣的數(shù)字雖然看上去并不起眼,但是卻讓它擁有了運(yùn)轉(zhuǎn)整個(gè)銀河系的能力。

要知道的是,整個(gè)銀河系的直徑足有10萬光年!

在這里需要補(bǔ)充一點(diǎn)的是,銀心黑洞運(yùn)轉(zhuǎn)整個(gè)銀河系,強(qiáng)大的引力自然是一個(gè)重要的因素,但是引力卻并非決定性因素。畢竟比起銀河系10萬光年的直徑來說,銀心黑洞2400萬公里的半徑,可能連一粒塵埃都算不上。

之所以其能擁有運(yùn)轉(zhuǎn)整個(gè)銀河系的能力,最根本的原因其實(shí)是,它旋轉(zhuǎn)的引力帶動(dòng)了外圍的天體以及暗物質(zhì)運(yùn)動(dòng),而這些天體和暗物質(zhì)的轉(zhuǎn)動(dòng),又帶動(dòng)了更外圍的天體以及暗物質(zhì),以此類推,才得以最終帶動(dòng)整個(gè)銀河系的運(yùn)轉(zhuǎn)。

由此我們不難看出,這顆銀河系中心的黑洞到底擁有多大的能量。也正是因此,要想在其視界附近滯留,除非我們能夠擁有足以抵抗其巨大引力的能力,而要想擁有這樣的能力,即便是耗盡我們太陽系所有的能量,也都只會(huì)如同泥牛入海一般,被它在一瞬間“淹沒”。

當(dāng)然,這還并不是最可怕的,最可怕的是,在被黑洞的引力俘獲之后,我們根本不可能跟影片中一樣,進(jìn)入一個(gè)能夠隨意游走在四維世界的五維時(shí)空。而是會(huì)被黑洞的引力無情拉扯,并在瞬間“蒸發(fā)”為原子級(jí)別的物質(zhì),最終跟黑洞融合在一起。

當(dāng)然,在科學(xué)界也存在這樣一種假說,那就是黑洞就像一個(gè)“新世界”的入口,物質(zhì)化為原子進(jìn)入,然后經(jīng)過一個(gè)通道之后,從它另一頭的白洞里,再重新被噴濺出來從而組合成新的物質(zhì)。而黑洞與白洞之間的這個(gè)通道,也就是我們常說的“時(shí)空隧道”——蟲洞。

如果按照這種假說來理解的話,進(jìn)入黑洞可能并沒有那么可怕,相反,可能會(huì)開啟一個(gè)新的“紀(jì)元”。但可惜的是,就目前來說,白洞和蟲洞僅僅存在于理論之中,科學(xué)家們甚至都沒有發(fā)現(xiàn)證據(jù),來證實(shí)它們存在的可能性。

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