综述
在科学研究当中,经常会存在一些悖论,比如在微积分诞生以前,一些思想家经常会用无限分割的方式来处理问题,这就容易带来悖论的结果,比如著名的龟神赛跑,虽然人让了乌龟很多,但是要想赢过对方还是轻而易举的。
但是如果设定乌龟可以不断拥有新的出发点,结果就不一样了,我们今天要说的黑洞虽然跟微积分无关,但是这个号称能够吸入任何物质的引力深渊,似乎也悖论地让引力逃TUO了,这是为什么呢?
黑洞的样子
黑洞,听上去就是一个黑漆漆的洞,并且因为它强大的吸引力而持续地对周围的事物构成威胁,也被视为非常危险的存在。
当然,对宇宙中的物质而言,危险不危险的没有意义,但是对于想要一探究竟的人类来说,它几乎是无法靠近的。
黑洞的巨大吸力来自哪里呢?答案很简单,它的质量,这是一个完全符合万有引力的模式,质量越大,引力越大,黑洞的质量目前在整个宇宙中都是名列前茅的,所以它其实不是人们想象中的一个神奇的深渊漩涡一样的存在,而是跟我们看到的天体一样的实体。
不过在相当长的一段时间里面,黑洞的样子只存在于人们的想象当中。因为天文观测技术的限制,我们只能用一串数字和文字来对其进行描述,很多人也无法理解。
这样一个质量惊人的存在到底要把物质吸到哪里呢?如果这个过程继续下去,它未来会变成什么样呢?这样一种存在对于整个宇宙的意义是什么,会不会带来一些特别的影响,在观测和到达黑洞之前,这些问题的大难都只能暂时在理论上推演。
对于黑洞的种种描述让我们觉得自己似乎已经看到过它的样子,但是实际上,直到本世纪初,我们才拿到了它的影像资料。
虽然它的大体外观跟我们想象的差别不大,但是在很多细节上也确实有不同之处,比如我们想象中的一片漆黑就被推翻了。
事实证明,虽然光无法从黑洞逃逸,但是在黑洞的周围却始终有它的存在,也正是这些光才让我们更加清楚地分辨出黑洞的轮廓,往中间深入的地方就是一个音影一样的所在了,肉眼看上去就是一个洞口,黑洞这个名称也正是由此而来。
当然,这似乎跟我们说它是天体的描述不太一致,毕竟天体大部分都是经典的球状,能够从所在的星系、公转核心以及地表形态进行判断,而黑洞虽然号称天体,却根本没有这些特征,我们唯一能够看到的就是它的附近发着光的一圈,对人类而言,即便到了今天,黑洞的神秘依然没有彻底破除。
恒星被超大质量黑洞撕碎
引力与黑洞
黑洞的神秘当然不止于此,更让人感兴趣的是它像吸星大法一样的技能,而最为特别的当然就是这里存在的悖论了,黑洞本身就具有的引力也是一种存在,那么这种存在为什么没有成为黑洞的牺牲品呢?
从逻辑上讲,这个问题属于文字游戏,我们看到一把火把森林里的树烧光了的时候并不会问为什么它没有把自己也烧成灰烬,因为燃烧本身是火所具备的新质,而同样的,引力本身就是超大质量天体所具备的新质。
不过要说清楚这个悖论其实也不难,我们首先要走的就是回顾一下现代物理当中的一些理论,比如光的速度恒定的结论,在证明这一点之前,我们对光的研究也延续了对其它在空气中传播的物质的研究,认为介质对光来说是必不可少的,既然是有依靠关系,那么介质的改变必然会影响到光的运动。
但是随着实证科学的深入探索,这个推测被证实是完全错误的,光的运动状态和介质本身没有丝毫的关系,光甚至可以在真空当中运行。
这个结论的提出也引导着后来的物理学家们进一步找到了新的发现,既然光的运动不受介质的影响,那么受不受时空状态的影响呢,要想解决这个问题,当时已有的物理学概念和理论体系还不够,必须站在一个新的角度考虑,设定的问题也很直接,如果时空发生了弯曲,光将如何在这当中运行呢?
爱因斯坦的广义相对论提出了一个理想的框架,让我们可以以全新的方式对此进行讨论。
尤其是当中的场方程,直接将质量和时空的关系揭示出来,让我们可以用演算来描述整个过程,放到黑洞及其周围环境中去看,我们也更好地理解了为什么在它的周围还存在着没有被吸走的光线,以及引力为什么没有被黑洞卷入其中。
跳出思想和语言的游戏,我们在数据中找到了新的依据,黑洞之所以没有把引力带走,其实是因为引力本身并非独立的物质。
它虽然也有质量,但是它依附于时空存在,是某种实体对某种实体所产生的作用,如果有一天,引力也成为了黑洞漩涡的对象,那么职能说明时空本身也被黑洞吸走了。
结语
黑洞跟引力之间的关系,并不像它跟其它天体之间,与其说黑洞在与引力之间相互作用,不如说黑洞本身就离不开引力,引力是它的一部分,要想吞噬引力,首先就要吞噬掉自己。