“果壳中的宇宙”黑洞的十个事实(下)

5，黑洞轻松拖拽周围时空。设想将空间进行图像化处理的情形，时空大幕好像一块块伸展、由纵横交错的纤维网格编织而成的橡胶垫子，当一个物体被放置在垫子上时，物体压着橡胶垫向下沉，在橡胶垫子上压出一个坑槽，由经验观察可知，一个物体的质量越大，橡胶垫被物体压沉的深度越深。可以把物体下沉理解为垫子纤维网格的弯曲效应。橡胶垫子的纤维网格不再是平直的，而是出现了弯曲的效应。

天体在时空纤维网格中产生了沉陷现象，天体的质量越大，沉陷的深度越大，好像在时空纤维结构中凿开了一个“天井”，天体沉陷得越深，时空弯曲的程度也越大。黑洞“挖掘”了宇宙时空中最深的“天井”，黑洞挖开的一个个“深井”好像无底的“黑洞”，假如某个物体掉进了黑洞或时空的“深井”，返回的可能性几乎为零，进入黑洞的物体不能克服“引力井”的强大吸附力，最快的运动粒子——光子也无法逃离黑洞的吸引。

6，极大能量的黑洞工厂。黑洞产生能量的效率高于我们的太阳，黑洞产能的工作原理与在它周围旋转的碟盘物质有关，黑洞视界以外的碟盘物质体分为内圈和外圈，内圈物质最靠近黑洞的视界，旋转得更快；外圈物质远离了黑洞视界，旋转得更慢。为什么黑洞吸积盘的外圈物质比内圈物质旋转得更慢？这是因为靠近黑洞视界的物质比远离黑洞视界的物质受到的引力作用更为强烈。

在黑洞周围的物质旋转和移动的速度极快，产生了运动生热的物理机制，这些疯狂旋转的物质被加热到数十亿华氏度的高温状态，开始启动物质和能量的转化机制，一部分物质被转化为能量，这种能量形态被称之为“黑体辐射”。相比较而言，在原子核聚变反应中的质能转化率大约只有0.7%，在黑洞周围发生质能转换中，大约有10%的质量转化为能量，原子能和黑洞能的转化率相差极大。科学家构想了开发黑洞能量的可能性，在未来星际飞船的研制中，黑洞周围能量的转化机制可被用于对飞船的驱动。

7，星系中心的超大质量黑洞。人马座A是银河系中心的一个超大质量黑洞，它相当于太阳质量的400多万倍。科学家现在相信，在每一个星系中心几乎都有一个超大质量黑洞，我们的银河系也不例外。星系中心的黑洞实际上起到了“锚定”星系的作用，星系被集合在一个适度尺度的空间。银河系中心的黑洞或人马座A比太阳质量高出了400多万倍，但它距离我们的地球大约3万光年，超过了地球安全距离的范围。银心黑洞目前似乎处于休眠状态。科学家认为，200万年前，在银心发生过一次巨大爆发，假如那时的地球出现了人类的活动，那么他们可能看到黑洞喷发的壮丽景观。

8，黑洞降低时间指针的转动。为了理解黑洞对时间产生的影响，可以回顾和评价物理学思想的“孪生实验”，这个实验常被用于解释在爱因斯坦的广义相对论中时间和空间会发生怎样的相互作用。双胞胎的一个留在地球，另一个在太空中以光速移动，飞船在某个时间点折返，最后返回地球。双胞胎中在太空旅行的一位看起来更加年轻，更有活力，物体运动的速度越快，时间流动的速度越慢。设想人们为了活得更长，“万里迢迢”地来到黑洞的视界区域，在黑洞强大引力的作用下，人们以极高的速度靠近视界线，在他们身上经历的时间随之变慢。

9，黑洞的时间蒸发。黑洞可能不是“无底的深渊”，有一部分辐射能量逃离了黑洞的“禁闭”。这一伟大的发现是英国科学家斯蒂芬·霍金在1974年做出的，黑洞失去能量的现象被物理学家称之为“霍金辐射”，黑洞中的部分物质在霍金辐射的作用下分散到太空，质量巨大的黑洞失去了一点质量，短时间内也许不算什么，但长年累月的积累就十分可观，从小数字变成大数字的物质损耗，最后什么也不能留下，发生了戏剧性的“黑洞之死”，霍金辐射因此也被称为黑洞蒸发。

10，任何物体都可能变成黑洞。黑洞和我们的太阳有一点不同，它的中心由极为致密的物质构成，这使得黑洞有超强的引力场，它能捕获包括光子在内的一切物体，人们因此根本看不到黑洞。从理论上说来，任何物体都可以转变为一个黑洞。当巨大的太阳被收缩到仅为 3.7英里的直径时，太阳的所有质量被压缩到一个令人难以置信的小空间，这种致密度的太阳就变成了一个黑洞。同样可以把地球甚至把我们的身体变成一个“想也不敢想”的黑洞。还是从理论设想回到现实之中，人们仅知道一种黑洞产生的方式，一个相当于太阳质量20倍到30倍的大质量恒星在它生命周期的晚期发生了超新星暴，在自身引力的塌缩作用下转变为一个黑洞。

（评述：杭州图书馆滨江科技图书分馆近日举办了一场“科技大讲坛”，有幸聆听了浙江工业大学天体物理研究所吴忠超教授的讲座。吴教授是霍金的学生，在剑桥大学获得博士学位，他在霍金的授权下翻译了物理宇宙学的科普名著《时间简史》、《果壳中的宇宙》、《大设计》等，《时间简史》是一本畅销科普图书，广受读者的好评。吴忠超教授讲述了霍金的生活点滴和《时间简史》的翻译过程，十分生动、有趣。如何将深奥的知识内容用通俗的语言进行表述？比如：黑洞引力理论与热力学的联系，黑洞的超时空旅行。吴教授翻译了霍金的《果壳中的宇宙》，这是一本有关宇宙学的科普书籍，但黑洞很像一个“果壳中的宇宙”，就用作了文章的标题。）

（编译：2016-5-19）

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