如果地球掉進黑洞會怎樣:"意大利麪條化"效應
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很長時間以來,黑洞一直令人們倍感興奮和好奇。如今我們發現了引力波的存在,人們對黑洞的興趣肯定也會水漲船高。而人們一定不會放過這樣一個問題:從理論上來説,黑洞最可能以哪種恐怖的方式影響人類和地球呢?
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如果附近有一個黑洞,它最著名的效應之一便是“意大利麪條化”效應(Spaghettification),這是一個極具想象力的詞兒。簡單來説,如果你和黑洞靠的太近,你就會被拉長,就像意大利麪一樣。之所以會產生這種效應,是因為你的身體各處存在引力梯度,即受到的引力大小有差別。
請想象你兩腳朝下飛向黑洞的情景。由於你的腳離黑洞更近,它受到的引力將比頭部受到的引力要大。更糟糕的是,由於你的胳膊並非位於身體中心,它們被拉長的方向會與頭部的朝向稍有不同。因此,你身體的邊緣部位會被拉進身體裏。最後的結果是,你的身體不僅被拉長了,而且中間還會變細。因此,還沒等你的身體(或其它物體,如地球)抵達黑洞中心,它們就早早地變成了一根“意大利麪條”。
那麼,假設突然有一個黑洞憑空出現在地球邊上,會發生什麼事情呢?產生“意大利麪條化”的引力效應在這種情況下也會生效。地球離黑洞更近的那邊受到的引力會比另一邊大得多。這樣一來,我們的星球自然也就難逃被撕裂的厄運了。
不過,如果吞噬我們的是一個超大質量黑洞,那我們甚至都可能注意不到自己被黑洞吞進來了,因為在黑洞的事件邊界下面,一切事物都能保持原來的模樣,至少能維持一小段時間。在這種情況下,我們要等上一會兒,才會遭遇滅頂之災。
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不過用不着為此憂心忡忡。首先,我們不大可能如此倒黴、真的撞上一個黑洞;其次,即使我們真遇上了這樣的倒黴事兒,説不定還能夠以“全息化”的方式繼續活下去。
有趣的是,黑洞並不一定真的是黑色的。在一些遙遠星系的中心,存在着一種名為“類星體”的天體。它們的能量由黑洞供給,極其明亮,釋放出的輻射量輕輕鬆鬆就能超過寄主星系其它部分所釋放的總和。當黑洞吞噬新物質的時候,就會放出這樣的輻射。
這裏要申明的是,這些物質此時仍然處於事件邊界之外,所以我們能看到它們。等落入事件邊界之後,它們就消失得無影無蹤了,即使是光線也無法從中逃脱。
當物質在黑洞周圍堆積起來之後,它們就會發光。我們在觀察類星體時,看到的就是它們發出的光線。但對於任何圍繞黑洞旋轉、或位於黑洞附近的東西來説,這都是一個棘手的問題,因為這些堆積物的温度非常高。也許我們還沒等到被拉成意大利麪的形狀,就早被這些高能量輻射給烤焦了。
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在克里斯托弗·諾蘭(Christopher Nolan)的《星際穿越》中,有一顆行星圍繞着黑洞旋轉,這是一種十分誘人的設想。生命要想存活下來,必須存在能量源或者温度差。而黑洞正可以扮演能量源的角色。
不過有一點值得注意:黑洞必須不再吞噬任何周圍的物質,否則它將釋放過多的輻射,周圍的任何星球上生命都無法存活。而在這樣的星球上,生命將會是什麼樣子(假設它沒有靠得過近、不至於被拉成麪條),那就是另一回事兒了。
與地球從太陽那裏獲得的能量相比,這樣的星球接受到的能量可能會很少。並且,這些星球上的環境一定也十分怪異。為此,《星際穿越》在拍攝過程中,還專門諮詢了專業人士,確保影片中黑洞外觀的準確度。
這些因素並不會徹底排除生命存在的可能性,但生命要想在這樣的環境中生存下來實屬不易,存活的形式更是叫人難以預料。
“毛毛球”理論 一篇近期發表的論文中指出,如果你站在黑洞的表面,就會創造出一個近乎完美的、你自己的複製品。這一理論是美國俄亥俄州立大學的薩米爾·瑪瑟博士(Samir Mathur)提出的。
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這個奇怪的理論名叫“毛毛球”理論。該理論認為,黑洞的邊界並不會摧毀它接觸到的一切東西,而是遠比我們想象的要温和的多。並且,如果地球被黑洞吞噬的話,我們甚至都不會注意到這一點。
該假説與當下的主流理論背道而馳。主流理論認為,黑洞邊上有一道“火牆”,會摧毀自己碰到的任何東西。但瑪瑟博士認為,碰到黑洞邊緣的物質並不會被摧毀,而是會變成自身略有瑕疵的複製品,和以前一樣繼續存在下去。
“他們認為黑洞並不是殺人兇手,而是一種類似複印機的東西。”帕姆·戈德(Pam Gorder)指出。瑪瑟於2003年首次提出“毛毛球理論”,認為黑洞的表面雖然清晰,但同時也“毛茸茸的”。他當時表示,物質並不會真的掉入黑洞內部,而是會落在黑洞表面。
這一説法為宇宙全息論提供了支持。全息宇宙理論認為,就像信用卡上鑲嵌的安全芯片一樣,在另一個我們看不見的維度中,也許還存在另一個二維平面。這個平面上包含了所有用來描述這個三維物體的信息——在宇宙全息論中,該物體指的也就是宇宙。
從根本上來説,該理論認為,在宇宙的“平面版本”的某個區域中,可能藏有用來描述這個三維物體信息的一切數據。
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超大質量黑洞 超大質量黑洞是指星系中央密度極高的區域,質量可以高達太陽的數十億倍。它們的引力極大,能夠將周圍的一切塵埃和氣體掃除一空。科學家認為,星系中的恆星正是在它們巨大的引力作用下旋轉的。
但這些超大質量黑洞究竟是如何形成的,我們目前尚不清楚。
天文學家認為,它們也許是由一團巨大的氣體雲形成的。這些氣體雲的體積比太陽大10萬倍,坍縮之後便形成了黑洞。這些黑洞“種子”隨後逐漸合併在一起,形成更大的超大質量黑洞。
除此之外,超大質量黑洞也可能是由巨大的恆星演變過來的。這些恆星的質量約為太陽的100倍,在燃料耗盡、坍縮之後,最終形成了黑洞。
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