「嗯。【寫到這裡我希望讀者記一下我們域名】」陳淵微微頷首,擦了擦地面,直接坐了下來,「根據廣義相對論,我們知道黑洞無非就是時空曲率趨向於無窮大,時空被壓縮趨向於零。但黑洞要的不是質量大,而是引力足夠強。但是引力正比於質量,反比於距離的平方。就是不光可以靠提升質量,還可以靠壓縮體積。黑洞的推論最早就是這麼算出來的。」
德國物理學家史瓦西曾算出來一個半徑名為史瓦西半徑,也就是任意一個質量的天體壓縮到小於史瓦西半徑的大小,它就會形成一個黑洞。這個石化西半徑其實就對應於天體小於這個半徑它表面的時空尺度,就會被壓縮到零的那個半徑。
如果按照這樣一算,太陽現在的半徑是70萬公里,如果壓縮到半徑為3公里,那他就會成為一個黑洞。而地球如果被壓縮到和橘子一樣大,也可以成為一個黑洞。也就是說密度是關鍵,質量不是關鍵。
史瓦西半徑也可以被認為是一個黑洞的邊緣,這個邊緣叫視界線。踏入了視界線,就等於進入了黑洞。
母艦上的眾人心中產生了一個疑問,那就是為什麼宇宙里的黑洞質量很大?
「因為天體在自然形成的過程中,不光是引力作用下收縮,而是在收縮過程中還有很多相互作用。」汪深藍做出了解答。
眾人驚訝的目光全都投向他。
「別看我,我之所以知道你們想的什麼,還不是你們那一副苦瓜臉的表情。」
「汪哥,能說的更詳細一點嗎?」趙新一副崇拜臉。
汪深藍點了點頭,他接著說道,「比如說地球這樣的行星有電磁力去平衡引力;太陽這樣的恆星有核聚變的爆破在平衡引力;白矮星這樣的天體有泡利不相容原理的簡併壓在平衡引力;像中子星這樣的天體有中子的簡併壓在平衡引力。中子星再往上,當什麼力都平衡不了引力時,才有可能成為一個黑洞。」
「所以要形成一個黑洞太難了?!」
眾人聞言都覺得有些失望。要成為黑洞,首先必須先幹掉電磁力,再幹掉電子簡併壓,再幹掉中子簡併壓。打過這三個大boss,才能成為黑洞。
而要想打過這三個boss就必須吸引力足夠強,引力足夠強就必須質量足夠大。所以並非黑洞必須質量大,而是黑洞的自然形成必須質量大。
「霍金曾告訴我們,黑洞形成的難度遠超於我們的想像,黑洞想要獲得足夠長的壽命就必須足夠大。所以,想要製造一個黑洞,它的難度遠超於我們的想像。」魯劍眉頭緊皺著,旋即舒展開來,如此反覆。
陳淵這邊在和至高尊者同樣談論過這些問題後,才說道,「理論上只需將任意一團物質——比如一顆彈珠,或者整個月球——壓縮得足夠小,就可以造出一個黑洞。用力用目標是使得構成物質的粒子非常貼近,彼此之間非常緊密,如此一來,它們相互施加的引力就會變得非常巨大,只有超越光速才能擺脫束縛!」
這隻有在將最初的那團物質壓到「史瓦西半徑」以內才能辦到,他是酒花國物理理家卡爾·史瓦西預言了這臨界值。比如彈珠的史瓦西半徑只有光子大小的億萬分之一,而壓縮到史瓦西半徑的月球不過一粒砂子大小。
陳淵打了個響指,浮現出的光展現了五個互相關聯質量特性以及將這些特性聯繫起來的正比列常數。
其中每一個質量的例子,都被認為包含全部的五個特性,然而,由於巨大的比例係數,通常很難確認兩個或者三個以上的屬性。
「既然根據愛因斯坦的理論,超越光速是不可能的,那麼進入史瓦西半徑的粒子就等於被徹底捕獲了,也就是說一旦跨過這個門檻,它們只得繼續前進。所以,就算此時你完全收手,按理來說,那團物質還會繼續坍縮,直到凝聚成一個體積為零、密度無窮大的點。」
「你不覺得奇怪嗎?」女媧忽然說道。
陳淵點了點頭,「沒錯。事實上,物理學家也不確信這個極端壓縮過程能夠發生。但之後的情形已經不重要,因為縮小到史瓦西半徑後,這團物質就已完全與世隔絕了。」
那是一條單向的界線出現了,包括光在內的一切物質,只要進入了這條界線,都將無法再回頭。或者說,那個被壓縮的物質已經被包裹進了一個漆黑的罩子。
而在酒花語中,「漆黑的罩子」就叫做schwarzschild,你說巧不巧!物理學家也將這條界線簡稱為「事件視界」。黑洞就此生成!
陳淵越說越興奮。
「在事件視界附近會發生一連串瘋狂的事情。
根據愛因斯坦的理論,引力能延緩時間流逝。
例如在地球上,你的手錶相對於一塊不受任何引力作用的手錶,每天累計延遲
46微秒。
而在事件視界附近,引力如此之大,以至於時間幾乎完全停滯了!
當然,在那裡散步,就好像在懸崖邊上捉迷藏一樣危險,只要一步走錯,就會被引力拉成一根細長的麵條,「滋溜」一下,被吸到黑洞裡頭去。」
「那就與事件視界保持距離好了,那就不會有任何問題。
就算月球變成了一個黑洞,我們也完全不用擔心地球會被吸入。月球只是再也看不見了而已。不過它的質量仍在,因月球引力引發的潮汐,連同其他所有現象都將一如往常。」
「不過將月球壓縮成一粒砂子,這顯然是一個不可能完成的任務。我們可以更實際一些,利用雷射製造一個屬於我們自己的黑洞。還是根據愛因斯坦的理論告訴我們,質量和能量是等價的。
也就是說,物質無非就是「凝結的」能量,反過來,能量也可以「稱重」。然而,與物質粒子不同的是,純能量粒子,例如光子,能夠多個同時出現在一點上。事實上,光子能夠像鬼魅一樣穿透彼此。正因為如此,當兩束光交錯的時候,我們並不會看到它們像交疊的噴泉一樣,灑得到處都是。」
陳淵喋喋不休之間思路愈發清晰。
「理論上,只要我們將超能雷射匯聚在一個點,也就是說,將足夠多的光子擠壓在一個極小的空間裡,就可以製造出一個黑洞……好吧,但實際操作起來有一點難度,我們需要極其高能的光子,例如核爆炸產生的伽馬射線,然而直到今天為止,還沒有任何人能夠製造出可以激發「這種小怪獸」的雷射發射器。但未來或許可以實現!那時,我們就能造出數十萬噸級的黑洞……」
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