黑洞,这个宇宙中的“黑暗大魔王”,总是让人又爱又恨。你有没有想过,黑洞到底吞噬了多少物质?那些被吞噬的物质又去了哪里?科学家们对此可真是绞尽脑汁,甚至连顶尖的霍金也没有给出明确的答案。
在物理学中,黑洞是让人类最为费解的天文物体之一,它的诞生和存在都是以物理学的规则为前提的,然而这些规则在黑洞的面前似乎失去了效用。
一般来说,只有密度极大的天体才有可能成为黑洞,这是因为密度的增大会让其引力加强,直到能够牢牢锁住一切靠近它的物质。
黑洞所散发出来的信息只有一个,那就是它的质量,我们只能通过黑洞所吸收的物质来判断它的质量大小。黑洞能够吞噬一切接近它的物质,包括光在内的一切物质都无法逃脱它的吞噬。
有人会问,黑洞到底是把物质送到了哪里呢?或者说被黑洞吞噬的物质会发生什么变化?对此科学家并没有一个明确的答案,目前我们只能推测被黑洞撕裂成原子级别的物质最终会被黑洞吸入其中,并与黑洞中原本就存在的物质混合在一起。
虽然黑洞本身无法发出任何信号,但是科学家们却通过周围被吞噬的物质来观察黑洞,从而得出它们存在于世的证据。
在黑洞吞噬物质的过程中,这些物质会先围绕着黑洞形成一个圆环,逐渐坠入黑洞当中。这段时间虽然很短暂,但却是科学家们观察黑洞最重要的时间窗口。同时我们也可以通过这些物质判断黑洞到底有多大。
不过我们不能直接观察到这个圆环的形成,因为它会给人一种虚假的视觉印象,让人觉得时间发生了延长。这也是著名的“时空扭曲”,也就是因为黑洞的强大引力影响了光线本身的运动轨迹,让我们看到一些并不存在的东西。
在这个圆环外便是我们今天要讲述的内容:黑洞的事件视界。
事件视界可以被理解为黑洞的表面,一旦任何物质进入这个范围,就再也没有逃脱的可能了。即便以光速行驶的光也不能逃离黑洞的吸引,可以说所谓的事件视界就是对于物质自由行动范围的限制。
超过这个范围,物质就会被彻底控制;而如果物质能够稳固地处在事件视界之外,那么它们和黑洞之间就好像隔着一道墙,彼此之间不会产生影响。
对于普通人来说,如果掉进黑洞,最直接的感受就是被撕裂。但是科学家认为物质其实并没有真正进入黑洞,而是在事件视界附近一直循环运动。因为黑洞扭曲了时空结构,在其中时间和空间已经完全失去意义;而对于外部世界来说发生的一秒钟,在黑洞那里可能是上千上万年。
虽然我们无法看到黑洞内部究竟发生了什么,但通过我们已有的知识体系不难推断出这里应该是一个极端密度和极端引力的中心。
在这里时间和空间已经彻底失去了意义。因为对于任何一个运动来说,都必须要有时间和空间作为参照系,而在这里二者皆不存在。正是这种状态让科学家联想到另一个概念:黑洞奇点。
我们知道在研究物理学过程中,万物都遵循一个原则,那就是找到它们存在时所占据的空间点,并在那里建立一个合理的坐标系。
即便对于一些行为古怪、不符合常规逻辑的东西也是如此;比如对于光来说,它本身并不需要时间就能完成运动过程,但是我们仍然可以找到一个参照点,并按照惯性系统的原理来测算它。
然而对于黑洞来说,它要彻底消灭这两个参照系,在它的奇点中时间和空间彻底消失殆尽。
可以说黑洞奇点是所有能量和物质演化到无法逃离、也无法改变的地方;而从另一个角度看,在这里万物皆有可能诞生。
对于黑洞来说最大的谜团莫过于它周围所形成的事件视界以及黑洞奇点了。被黑洞吸收进去的物质究竟去了哪里?那里真的像科学家推测中那样不存在时间和空间吗?为什么这些物质不能出现在我们的世界当中?
即便像霍金这样顶尖级别的天体物理学家也无法给出一个明确答案。同时伴随着这个谜团还有一个更为重要和深刻的问题:信息悖论。
早在20世纪70年代,霍金就曾经提出过自己关于黑洞研究中得出的一些结论:黑洞并非只有吸收能力,它同样可以释放能量;而所谓释放出来的能量其实就是那些被吸收进去但又无法彻底进入黑洞内部的物质所产生反应后散发出来的。
根据著名的质能转换公式E=mc²,我们很容易得出被吸收进去的物质能够和黑洞中原本就存在的物质进行转化,并最终以能量的形式得到释放。
虽然霍金提出这一理论时曾遭到很多人的怀疑和反对,但却并没有更好的解释方式出现;反之霍金还通过自己坚持不懈的努力证明了这一点:也就是通过霍金辐射。
根据霍金辐射理论可以得知,即便是对于那些不能逃离黑洞事件视界的物质来说,它们也不会永远被困在这里,而是会受到霍金辐射的影响逐渐减弱,并最终从事件视界上消失。
可以说即便进入了事件视界,物质也并非毫无可能逃脱;然而奇怪的是即便从这里逃脱出来,这些物质也不会带着原本属于它们自己的信息继续前行,因为根据当前所掌握的知识来看,信息似乎要在黑洞附近彻底消失殆尽。