你是否在某些网络平台上刷到过疑似“穿越者”的图片,在还没有电话的年代里有女子拿着诺基亚正在打电话,或者是有的人在某国街头吃着几百年后才有的食物,甚至是唐山的某校长有“预谋”的修建防震教学楼……

每当这样的新闻或是图片出现在大众的视野中,关于“穿越者”,“时空穿梭”的讨论就会再一次掀起热潮。

黑洞的终极秘密或是宇宙真正起源(是否可以通过黑洞时光穿梭)(1)

如果问及什么才是古往今来,能让世界各地都保持好奇的物质,那黑洞一定可以榜上有名。

因为无论是各国的科幻电影中,又或是动漫、小说中,甚至是那些名扬千古的物理学家们,都曾假设过一旦摸清黑洞的“使用规则”,那么时空不再是只能单向运动,人类也不再被时空所束缚。

神秘的黑洞

提及黑洞其实大家都有所耳闻,但是实际上除去这个名字外,我们知道的其他信息可以说少之又少。

放眼世界各国,能够登月的国家就已经一只手可以数清,更别提难度更上几个台阶的黑洞探索。除去各种听起来玄之又玄的理论猜测外,我们人类对于黑洞的认知直到最近几年才进入到入门阶段

北京时间2019年4月10日21时,人类首张黑洞照片才得以问世。这个黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心,距离地球5500万光年,质量约为太阳的65亿倍。从图片上看来,这个黑洞的核心区域存在一个阴影,周围环绕一个新月状光环。

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是什么黑洞? 其实爱因斯坦在广义相对论中就有所提及。

黑洞作为相对论中一个存在于宇宙空间中的天体,由中心的一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小,热量无限大的奇点和周围一部分空空如也的天区组成,而奇点部分正是那深不见底的黑色区域,至于那片黑色中有什么,至今都没有人能准确的回答出来。

那你是否大胆的猜测过这种物质为什么会被命名为黑洞?

如果你曾注意过大海中的漩涡,那你一定能理解黑洞这个名字从何而来。顾名思义,黑洞就如同宇宙中一个个深不见底的漩涡,把周围靠近的一切物质卷入其中,吞噬不见。

黑洞之所以“黑”,是因为他的周围不会允许任何天体甚至是光的存在。

为何以“洞”命名则是考虑到黑洞那强大到惊人的引力,用一句话来说就是“万物皆可吸”。你或许在其他介绍黑洞的页面会看见这样一句话——“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。

黑洞的强大吸引力使得视界内的逃逸速度大于光速。简单来说在整个宇宙范围内,只要是靠近黑洞的物质,包括光以及任何形式的能量波,都会因为黑洞巨大的引力而无所遁形,就算是光,也无法逃掉黑洞的引力。

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这样强大的吸引力其实与黑洞的诞生脱不了干系。

黑洞的产生过程与中子星的产生过程十分类似,在某一个恒星衰老时,核心的能量已经不能够再支撑起它沉重的外壳,于是在自身重力的作用下迅速地收缩,塌陷,然后发生强力爆炸。

但虽然类似,黑洞的产生与这个过程也有所不同。因为恒星的巨变在核心中所有的物质都变成中子时,收缩过程就会立即停止。

而在黑洞产生的情景中,由于恒星核心的质量大到使收缩过程可以无休止地进行下去,核心的坍塌让物质无法抵挡的向着中心点运动,于是时间与空间的持续压缩就在这个范围内形成了时空扭曲,使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。

正是黑洞这“万物皆可吸”的特质,让人类看到了时光穿梭的希望。但并不是所有的黑洞都可以作为穿梭的假设对象。

理论上什么黑洞有可能时光穿梭?

在探讨是否能够真的通过黑洞进行时空穿梭之前,我们首先要对黑洞的种类有所了解。

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实际上宇宙中的黑洞,根据其物理特性等不同可以被分为五类,甚至还包括与黑洞相对的白洞

所谓白洞是指广义相对论中所预言的与黑洞性质刚好相反的天体。作为一个只发射、而不吸收的特殊宇宙天体,白洞是宇宙中的喷射源,可以向外部区域提供物质和能量,但不能吸收外部区域的任何物质和辐射。

宇宙中存在一种不旋转也不带电的黑洞被命名为“史瓦西黑洞”,也就是我们平时所认识的最为普通的黑洞,也可以称之为“静止的黑洞”。

一般来说任何进入到“史瓦西黑洞”的物质都将无限靠近其奇点,但却没有“出口”,进入到其中的物质基本上就不再可能“重见天日”。所以人类在这种类型的黑洞上,并没有看到任何可以支撑进行时间旅行的可能。

还有一种旋转但不带电的黑洞,被称为“克尔黑洞”,这种黑洞还有另外一个我们较为熟悉的名字叫“虫洞”。

虫洞又被称为“时空洞”,又或者是“蛀孔”,是指宇宙中可能存在的连接两个时空的狭窄隧道,因为这一概念是爱因斯坦与罗森在研究引力场方程中提出的假设,所以有被称为“爱因斯坦-罗森桥”。

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其实虫洞在严格意义上并不能算做黑洞的一种,因为它主要是位于宇宙中一个弯曲的视界中,往往连接黑洞与白洞之间。

所谓时空穿梭其实还有一种说法,是从黑洞中通过这个时光桥来到白洞中,再通过白洞被辐射出去

那你是否在好奇,为何虫洞会作为一个时空桥梁而存在呢?

在爆炸以前的初期宇宙中,虫洞连接着很多的宇宙,很巧妙地将宇宙项的大小调整为零(宇宙项也被称为“真空的能量”)。由一个宇宙可能产生另一个宇宙,而且在宇宙中也有可能有无数个这种微细的洞穴,它们可通往一个宇宙的过去及未来,或其他的宇宙。

但就算位于虫洞中,也并不是随时都可以拥有时光穿梭的机会,也需要玄幻小说中所说的那种“天门大开”之时,才有可能实现时光穿梭。

作为一个随时处在高速旋转中的黑洞,“克尔黑洞”中同时具有两种方向相反的力:向内的引力以及向外的离心力。而当引力与离心力恰好处于某一个平衡点时,在这种黑洞的内部就会出现一个相对平衡的“奇异环”。

高速且相反的两种力就会对黑洞内外的时空产生一种干扰甚至是撕裂的作用。于是伴随着“奇异环”的出现,同时还会出现一个“时空裂痕”,就类似于原本相互隔绝的两个时空中间撕开了一条口子,理论上穿过这个裂痕就能实现从一个时空去到另外一个时空的愿望。

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但是这种穿梭目前仅停留在理论阶段,具体能够有多少可行度还有待研究。

时光穿梭到底可行与否?

科学家们对于是否可以——以黑洞为桥梁进行时空穿梭的判断其实明显的分为了两派,但不论是坚持那一个观点,都说的十分言之有理。

包括爱因斯坦,霍金等在内的一部分科学家们通过理论的推导认为:

理论上时空穿梭是合理的,并表示时空穿梭在不久后会实现,且所使用的时间将远远小于使用常规出行方式的所需时间。

前段时间纽约城市学院的物理学家加来道雄博士在接受纽约时报时表示:

“黑洞的中心可能是一个环,而不仅仅是一个点。如果你掉进一个小点,你会被压碎。但如果是掉进黑洞漏斗状的环或虫洞那就像穿过‘爱丽丝的镜子’一样会到达另一个世界。”

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另外一部分则坚持时光穿梭永远不可能实现,并从不同的方面举例说明这件事的不可行:

观点A:当人类进入到黑洞中将首先面临着失去方向,作为一种生活在三维空间中的生物,失去方向就意味着永远困在其中。

观点B:如果黑洞足够大,进入到黑洞中就会开始觉察到拉着脚的重力比拉着头的重力更为强大,这种吸引力拖着他无情地向下落,重力差会迅速加大而将其竖向撕裂,最终他的遗体会被分解而落入黑洞那无限致密核心。

观点C:就算真的能够找准时机进入到虫洞中,虫洞保持平衡点的时间极短,可能刚驾驶着时空飞船进入其中,突然崩塌的虫洞可能会让所有的瞬间撕碎。

观点D:即使虫洞存在并且是稳定的,穿过它们也是十分不愉快的。贯穿虫洞的辐射(来自附近的恒星,宇宙的微波背景等等)将蓝移到非常高的频率。当你试着穿越虫洞时,你将被这些X射线和伽玛射线烤焦。

……

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力图证明时光穿梭不可行的科学家们甚至还提出了两个十分有意思的悖论——祖父悖论与命定悖论。

祖父悖论”是指假设时光穿梭可行,一个人成功回到过去,然后在自己父亲还未出生前杀死祖父母,那这样就意味着不会再出现这个人的父亲,于是就不会有这个人的存在,也就不会有人通过时空穿梭回到过去,去杀死祖父母。那如果祖父母没有被杀死,那这个世界上就依旧会存在这个人,也就意味着这个人依旧会通过时光穿梭回去杀死自己的祖父母。

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而与祖父悖论正好相反的“命定悖论”则是从“命中注定”的角度出发。证明了历史结论无法更改的结论。

如果这个通过时空穿梭回到过去,并成功杀死了自己的祖父母,那么这个人就随即在宇宙中就不会存在。也就意味着这个人就亲自把自己及父母从宇宙中抹去。

其实无论是祖父悖论还是命定悖论都在证明一个观点,无论时空穿梭真实与否,都无法改变已经发生的历史,或者是只能改变平行宇宙中的过去而无法动摇原本生活的时空。

好家伙!这种说法直接把想要穿越过去弥补遗憾或者是提前告诉自己中奖号码的人群希望掐灭了。

不过就算站在可能或是不可能的跷跷板两端的科学家如何说的“有鼻子有眼”,黑洞旅行的勇气并不是所有人都有的。

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毕竟在我们的视角中,一旦有勇士进入其中,基本上就等于“有去无回了”。

如果进入到“纯吸入型”黑洞中,瞬间从宇宙中消失;如果十分幸运进入到“时空隧道”中,有可能获得“随机流浪卡”一张,具体穿梭到什么地方或许只有这个人自己才知道了。而能够穿“过去”又穿“回来”的可能性基本上趋近于零。

这样的探险,你敢试一试吗?

人类对于黑洞的探索依旧是“路漫漫其修远兮”,谁也无法预测未来是否能实现黑洞旅行,还是那句话,信便是真的,不信便是假的,信不信在于你,其他的就交给时间吧。

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参考文献:

1 爱因斯坦《广义相对论》2 爱因斯坦与罗森的时空洞理论3 祖父悖论与命定悖论4 纽约时报对城市学院物理学家加来道雄博士的采访

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