试想一个柔韧的平面(膜),被众多小球滚动其间,球的质量越大,对平面的压迫亦越深,旁边较轻的物体也更易向其滚动。
“假设这些质量较小的球本身有某一方向的恒定速度(由于真空中无阻力),它们会围绕质量较大的物体做圆形(或椭圆形)的轨迹运动,这一运动形态是由引力作用造成的。”
在没有引力作用的情况下,根据惯性定律,这些球会一直保持匀速直线运动。引力改变了这些球的速度大小和方向,从而导致它们围绕质量较大的物体做圆形运动。极端情况是,当球与物体的连线方向恰好与球的速度方向成直角,并且引力恰好等于保持匀速圆周运动所需的向心力时,球便会做匀速圆周运动。
这些球与平面组成的系统,形成了我们所见的星系景象。
引力,实质上是对该平面(亦即空间)的弯曲程度的一种表现,而并非一种真实的力量。
假设存在一个质量极大的物体(如一颗体积庞大且已坍塌的星体),其密度无穷大,所产生的引力集中于一点,超越了该柔韧平面的承重力,无限压缩平面甚至可能穿透了它(至于是否真正穿透,我们无从得知,因为人类尚未能到达那里,也难以观测,所以这只是一种假设),形成了一个漏洞,即奇点。
奇点的体积无穷小,而在巨大的质量作用下对空间的撕裂力量也无穷大,如同在空间上刺破的一个针孔,开启了通往更高维度的通道。
此奇点造成我们周围的空间所有物件不由自主地向其坠落,除非它们以足够快的速度逃离,距离足够远。鉴于光速有极限,我们能轻易计算出自身需要保持多远的距离以及何种角度移动,才能避免坠入此洞。
随着时间的推移,坠入黑洞的物体越多,洞的体积可能变大。就如同随意拉扯裤子上的破洞,它自然有变大的趋势。
然而,既然坠落的物体都通往一个更高维度,那么我们在当前维度计算的黑洞质量和能量就不再是封闭系统的数值,质量和能量的不守恒成了必然。在这种情况下,计算密度或引力都趋于无穷大,彼此间并无差别,我们所有的物理公式都变得无用武之地。有回答提到盆子破洞,水流尽的比喻非常贴切。
由于我们的观测设备依赖光线或电磁波反射来观察物体形状,而它们的速度不能超过光速,而光速在我们的世界中有极限。当光线试图从黑洞中射出时,它无法达成,因为物体向奇点坠落的过程中,空间被奇点无限拉伸。即便光线能射出黑洞,对我们来说也需经过无限长的时间,因此我们观测时什么也看不见。
所谓的视界,是观测设备能看到光线逃逸的黑洞最大范围的边界。当物体进入这一区域,它们不可避免地开始向奇点坠落,不再有回头之路。由于坠落的时间无限长,我们所见的其实是它们在无限长的坠落过程中最初无限长的一段时间所反射的影像。实际情况是,它们要么因为空间扭曲幅度过大而被无限拉长变形,要么以最大的速度飞向奇点(假设速度是无限的)。
回到三维世界,若二维世界的黑洞呈现为一个洞,那么三维世界的黑洞就如同一个黑色球体。为了简化理解,我将图像做了简化处理。
黑洞以及其他星系距离我们极其遥远,我们所见的可能是亿万年前的景象。在光速有限的情况下,时间这一维度并不取决于我们所能观测的内容。
因此,黑洞实质上是通往我们空间的漏洞,它不断“吞噬”我们空间的物质,并传输到另一个维度,这不是它有意为之,而是自然发生的过程。
我们的宇宙因此不断失去能量,恒星最终熄灭,整个宇宙最终沉寂如一张满是破洞的网,遍布黑洞。当黑洞密度足够大时,宇宙的膜可能会因坍塌而破裂,无数质量无穷大的奇点相互撞击,向另一个维度喷射它们所吸收的物质。
在另一个宇宙中,人们可能观测到一个奇点开始向四周喷射宇宙物质,形成他们的宇宙。他们把这一天称作宇宙大爆炸,载入史册。
补充一点,并非是一个世界新生而另一个消亡,而是无数的平行宇宙不断新生或消亡。它们通过更高的维度传递能量和信息。正如霍金所言,就像烧水壶中的无数水泡。