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黑洞旅行.doc

上传人:4168 2019/7/30 文件大小:143 KB

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文档介绍

文档介绍:黑洞旅行如果信息是守恒的,利用黑洞到另一个世界旅行是不可能。——霍金(2004年7月21日)霍金落到黑洞中去是科学幻想中恐怖的一幕。现在黑洞已被说成是科学的现实,而非科学的幻想。我们有很充足的理由预言黑洞必然存在。观测证据已强烈地显示,我们所在的银河系中有黑洞,而在其他星系中则更多。当然,科幻作家真正做到家的是,将为你描述如果你真的掉进黑洞将会发生什么。如果黑洞在旋转的话,你可穿过时空的一个小洞而到宇宙的另一个区域去,这显然产生了空间旅行的可能性。如果我们要想到别的恒星(且不说到别的星系)去旅行在未来成为现实,这倒是我们梦寐以求的途径。没有东西可比光旅行得更快这一事实意味着,即使到最邻近的恒星,来回路途也至少需要花八年时间,这就是到α-半人马座度周末所需要的时间!另一方面,如果人们能穿过一颗黑洞,就可在宇宙中的任何地方重新出现。怎么选取你的目的地还不很清楚。最初你也许想到处女座度假,结果却到了蟹状星云。非常遗憾地告诉未来的星系旅行家们,我认为这个场景是行不通的。如果你跳进一颗黑洞,就会被撕成粉碎。然而,在某种意义上,构成你身体的粒子会继续跑到另一个宇宙中去。我不清楚,某个在黑洞中被压成意大利面条的人,如果得知他的粒子也许能存活的话,是否对他是很大的安慰。尽管我在这里采用了稍微轻率的语气,却是基于可靠的科学作根据。我在这里讲的大部分现在已得到在这个领域作研究的其他科学家的赞同,尽管这是发生在新近的事,它引起了巨大的兴趣和激动。我们现在称作黑洞的概念可以回溯到二百多年前,“黑洞”这个名字是晚到1967年才由美国物理学家约翰·惠勒提出来的。这真是一项天才之举:这个名字本身就保证黑洞进入科学幻想的神秘王国。为原先没有满意名字的某种东西提供确切的名字也刺激了科学研究。在科学中不可低估好名字的重要性。首先讨论黑洞的是一位名叫约翰·米歇尔的剑桥人,他在1783年写了一篇有关的论文。他的思想如下:假设你在地球表面上向上点燃一颗炮弹。在上升的过程中,其速度由于引力效应而减慢,最终会停止上升而落回到地球上。然而,如果它的初速度大于某个临界值,它将永远不会停止上升并落回来,而是继续向外运动。这个临界速度称为逃逸速度。地球的逃逸速度大约为每秒7英里(),太阳的逃逸速度大约为每秒10英里()。这两个速度都比实际炮弹的速度大,但是它们比起光速来就太小了,光速是每秒186000英里(30万千米)。这表明引力对光的影响甚微,光可以毫无困难地从地球或太阳逃逸。可是,米歇尔推论道,也许可能有这样的一颗恒星,它的质量足够大而尺度足够小,这样它的逃逸速度就比光速还大。因为从该恒星表面发出的光会被恒星的引力场拉曳回去,所以它不能到达我们这里,因此我们不能看到这颗恒星。然而,我们可以根据它的引力场作用到附近物体上的效应检测到它的存在。把光当作炮弹处理是不自洽的。根据在1887年进行的一项实验(指迈克尔孙与莫雷“探测以太漂移”的实验),光线总是以恒常速度旅行。那么引力怎么能使光线减慢呢?直到1915年爱因斯坦提出广义相对论后,人们才有了引力对光线效应的自洽理论。本世纪60年代,人们已广泛意识到这个理论对老的恒星和其他重质量物体的含义。根据广义相对论,空间和时间一起被认为是形成称作“时空”的四维空间。这个空间不是平坦的,被在它当中的物质和能量所畸变或者弯曲。在向我们传来的光线