黑洞,是宇宙中最神秘的天体。它是一切物质能量以及时间和空间的终点,或许还会是宇宙终结。黑洞没有体积,其类型由质量决定。最小的黑洞只有3倍太阳质量,更大的星系级黑洞的质量,一般在百万倍太阳质量以上,其引力范围足以控制直径几万光年的星系。而超星系团级别的黑洞则更加可怕,比如室女座超星系团的中心黑洞,其质量达到了65亿倍太阳质量。拉尼亚凯亚超星系团的巨引源中,存在一个超过千亿倍太阳质量以上的黑洞。
黑洞有两种方式诞生,一般来说超过25倍太阳质量的恒星,在主序星阶段结束时会发生震撼星系的超新星爆发,其爆炸一秒钟释放的能量规模超过太阳一百亿年释放能量的总和。在超新星爆发的同时,恒星的核心会在极短时间内坍缩成一颗体积无限小,密度无限大的黑洞。由于其极端的时空扭曲效应,在黑洞奇点外会产生一个时空封闭的事件视界。广义相对论中认为,在黑洞的时空背面有一个虫洞连接着其它时空,穿过黑洞的事件视界就能够通过虫洞到达一个未知的时空,或者进入白洞的时空。可问题在于,黑洞的潮汐力如此强大,我们该如何才能在进入事件视界时不被撕碎呢?根据广义相对论中的等效原理,移动加速度与引力场所产生的重力加速度等效。
这意味着当物体朝着黑洞方向的移动加速度大于等于黑洞的重力加速度时,黑洞对物体施加的强大潮汐力将被抵消。那么黑洞的重力加速度是多少呢?黑洞事件视界表面重力加速度,可以通过万有引力公式计算得出。以最小的黑洞为例,根据史瓦西半径公式,事件视界的半径与其质量成正比,即 R=2GM/C²,其中G是万有引力常数,M 是黑洞的质量,C是光速。将这个公式代入重力加速度的计算公式 g=GM/R²
,可以得到g=C⁴/4GM。将光速C=3×10⁸ m/s代入,可以计算出黑洞事件视界表面的重力加速度为 10¹²m/s²。按照这个加速度来算,一秒钟的飞行距离需要达到10亿公里。也就是说,按照这个加速度进入事件视界,我们需要在一秒钟内达到3333倍光速。很明显,我们无法超光速行驶,也就无法抵消黑洞恐怖的潮汐力。
似乎就只有一种方式进入事件视界,将自己转换成没有质量没有体积的信息,以能量状态进入其中。那么,当我们拥有曲速引擎的科技,是否有希望自由进出事件视界呢?理论上可以,比如使用曲速引擎将事件视界内的时空折叠到眼前。但这同时有一个灾难性问题,由于黑洞是宇宙中对时空扭曲程度最高的天体,其时空扭曲程度理论上已经处于极限,当我们继续增加事件视界内的时空曲率时,随之而来的很可能是时空被撕裂,同时黑洞奇点会突破势垒发生真空衰变,并且真空衰变会以光速向周围蔓延,在漫长的时间里吞噬整个宇宙时空。也就是说,无法掌控时空规则的情况下,我们还是洗洗睡吧。
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