宇宙里有非常巨大的东西,虽然看不到,但我们知道它们存在,黑洞是最大,最强,最恐怖的物体,黑洞会吞噬任何靠近它的物体,包括行星和恒星,黑洞令物理学家头痛不已,因为它们打破所有规律,但它们主宰宇宙的一切,它们是核心,我们现在知道黑洞主导宇宙的进化,＜/font,解读宇宙,第1季第2集：黑洞

　　　
　　　黑洞是宇宙中最神秘的物体,它们的引力是无法抗拒的,任何物体都无法逃脱,它们可以吞噬整个星系,黑洞曾是科幻小说的情节,但现在我们知道它们确实存在,当我还是博士生的时候,人们听到关于黑洞的言论会偷笑,它们像独角兽或神话的怪兽,我们把黑洞当做笑料,人们会说把我传送上去,史葛,现在没人再把这当笑话了,它们不再是科幻小说的情节,即使我们从未遇到过黑洞,但有证据证明它们真实存在。


　　　　这影像对你我而言似乎意义不大,但科学家认为是黑洞存在的明证,它记录了黑洞吞噬天鹰座…,某个恒星的情景,黑洞喜欢狼吞虎咽,你们见到的红点,就是黑洞吐出来的气体,一百万年后这颗恒星会被完全吞噬,黑洞是万物的终点,恒星的终点,物质的终点,能量的终点,引力的终点,它们是至高无上,虽然黑洞有无穷的破坏力,但它们也促进了星系的形成,它们是宇宙中不可或缺部分,一些天文学家认为它们甚至可能是,通往平行宇宙的门户,我们正进入黑洞物理研究黄金时代,黑洞可能成为了解宇宙诞生…,形成和衰亡的关键,黑洞可以说代表现代天文学的前沿,它们正在改变我们对星系如何形成,和宇宙如何运作的认识,黑洞的力量来自最原始的力量之一,引力。


　　　　　我教的是天文学,我们教学生引力最基本的原理就是,它会吸引,引力使我们能够站在地面上,使行星绕着太阳运行,但黑洞的引力强大无比,能够吸入周围一切物质,它甚至能使遥远恒星的光线弯曲,若光线靠得太近将会被黑洞吞噬,打一个比喻来解释,把黑洞想像成瀑布,引力就是流向瀑布的河流,光线是一个皮筏,在河流上游,水流较缓,皮筏可以轻易逆流而上,但在接近瀑布地方水流变得湍急,皮筏要想逃脱必须奋力挣扎,瀑布顶端就像黑洞边缘,无论皮筏如何挣扎都只能冲下去,在太空也是这个道理,黑洞具有毁灭性力量是因为…,当你靠近它们时引力会变得巨大,强大到可以吞噬光线,这就是黑洞漆黑一片的原因,黑洞就像蟑螂酒店,有入无出,靠得太近的物质都注定要灭亡,包括行星,恒星,甚至整个太阳系。


　　　　不要以为黑洞遥不可及,其实它就在我们附近,我们知道它们在银河系中游荡,在星系到处流浪,黑洞可能突然出现在你身后,将你吞噬后连饱嗝都不打一个,若有黑洞靠近你,当心,若一个黑洞进入我们太阳系,它会把我们撕成碎片,任何能够穿过太阳系的黑洞,都会以比太阳更大的引力吸引行星,因此会完全摧毁太阳系的引力平衡,黑洞会将行星从各自的轨道上拉开,令行星互相碰撞,这是大灾难,像公牛闯进瓷器店,若它们离开行星够近,譬如木星,黑洞会将木星所有卫星扯离木星,


　　当黑洞穿越太阳系时会把行星猛抛,所经之处一片狼藉,若黑洞接近地球,它的引力会把小行星扯离轨道,向我们地球投掷过来,地球表面将会变成地狱,末日随之降临,首先黑洞吞噬大气,接着吞噬地球,摧毁整个太阳系对黑洞来说是小事,它不仅是个拚命吞噬的空间,它的重量亦大得惊人,要想知道黑洞有多重和密度多大,以地球为例,现在开始把它压缩,不断压缩,以至越来越紧,直至原子也被压碎,当地球被挤压成为直径两寸的球体,它的密度就与黑洞相同,虽然变成了高尔夫球那么小,但地球的重量和引力都不变。


　　　　物质是怎样能够变得这么小…,密度这样大和这么强大呢?,我们没有外力,没有制造黑洞的巨型活塞,因此黑洞在宇宙中形成的唯一方式,就是引力自身的力量,宇宙中只有一个地方,能够产生如此强大的引力,就是巨型恒星内部,当10倍于太阳重量的庞大恒星死亡,会在引力的挤压下发生剧烈爆炸,形成超新星,但有些恒星甚至更大,这些超巨星比太阳重100倍,引力亦大100倍,当超巨星死亡时,会引发宇宙中最剧烈爆炸,形成了特超新星,黑洞就是这样诞生的,我们的宇宙恒星密布,当恒星死亡时,有些静悄悄,有些则会引发剧烈爆炸,有些甚至形成黑洞,当一颗质量是太阳100倍的超巨星,死亡时,内核的燃料已经枯竭,无法维持燃烧,内核就会塌陷形成一个黑洞,超巨星核心产生的巨大引力,将会肆无忌惮,


　　　这是即将消亡的大犬座VY超巨星,直径超过10亿哩,像个向外喷发能量的核聚变反应堆,同时它的强大引力向内挤压,核聚变和引力互相制衡达几百万年,当恒星的燃料耗尽时,核聚变停止,僵局结束,引力取得胜利,一毫秒后恒星的内核,压缩至原体积的一小部分,一个婴儿黑洞诞生了,它立刻开始吞噬恒星剩余部分,随着物质不断卷入黑洞,这里变得异常炙热,于是产生了磁力和摩擦力,黑洞表面发生的一切,就像噩梦一样,中间的新生黑洞不断吞噬恒星,它的吞食速度太快,会噎住和咳,喷出巨大能量,黑洞实际上是由内而外地吞噬恒星,这一切的发生只用了几毫秒,其余部分还未知道内核已被吞噬,所以恒星的死是从内而外的,最后,恒星爆炸,一秒钟之内恒星爆炸产生的能量,比太阳产生的所有能量还多100倍,爆炸后只剩下一个新生黑洞,和两道以光速穿过宇宙的能量束,这就是伽马射线暴,



　　　　　它们的能量高得惊人,在原能量和力量方面,伽马射线暴仅次于宇宙大爆炸,大多数只持续几秒钟,但它会摧毁途经的一切,它们非常强烈,若伽马射线暴存在于…,银河系的太阳系附近,它会使整个地球蒸发,幸运的是大多数伽马射线暴,都发生在银河系以外,但它们亦为我们揭示出,有关黑洞和宇宙的奥秘,我们每次看到的伽马射线暴,都是黑洞诞生的第一声啼哭,天文学家通过计算伽马射线暴次数,推算出黑洞的数量,2004年太空总署发射了雨燕探测器,用于寻找宇宙中的伽马射线暴,火箭点火,我们将雨燕送入太空,开始研究和了解宇宙的伽马射线暴,这是至今雨燕发现最强伽马射线暴,耀眼闪光预示宇宙另一端,一个黑洞的诞生,雨燕对那里的情况也只是以管窥天,但每天至少探测到一次伽马射线暴,这一发现动摇了天文学的基础,我们一度认为黑洞就像独角兽,是永远无法找到的,

　　　现在我们相信,夜空中可能有数十亿个黑洞,当我们环顾银河系和其它星系,可以确定的是强大黑洞遍布宇宙,找到黑洞是一回事,弄清它们如何运作是另一回事,所谓不入虎穴,焉得虎子,你要搭宇宙飞船穿越浩瀚的太空,才能靠近黑洞,然后要进入黑洞,在那里,现实世界彻底粉碎,时间停顿,宇宙中存在着数十亿个黑洞,可以用望远镜和卫星探测到它们,但我们并不知道它们的具体模样,虽然遥不可及,但科学家已思索探索黑洞的计划,是深入宇宙最危险区域的单程旅行。


　　　　起初黑洞在物理学界引起一片哗然,他们企图否认黑洞的存在,因为黑洞似乎打破了…,所有物理定律,时间停止了,引力变得无限大,这真是个噩梦,人类显然绝不可能靠近黑洞,但机械人呢?当然可以,机械人探测器可以在即将越过…,黑洞边缘时传回数据,黑洞的这个边缘叫做事件穹界,至少在已知宇宙中它是时空的边缘,我们称之为事件穹界,只是因为它将空间一分为二,它不是一个物理表面,当你穿过它时,可能完全不察觉,但一旦进去就万劫不复,当你接近事件穹界,引力增强和奇异情形也开始显现,若你脚先入黑洞,脚离黑洞较近,所以感受到的引力更强,你的头部离得较远,所以感受到的引力较小,所以你会被拉长,双脚受到的牵引远大于头部,就像被两个壮汉拉伸的拖肥糖,越接近,你就变得越细长,这个过程被称为意粉效应,因为你变成了一根又细又长的面条,引力会将机械人探测器拉伸到极限,然后将其撕碎,



　　　但假如探测器够坚固,能继续前行,一旦接近事件穹界,一切会很离奇,引力大到无穷以至时间停顿,我们认为时间永无止尽,但在黑洞中,时间可以说停顿了,听来是无稽之谈,但黑洞确实如此,数学上得出这个结论,它其实是宇宙构造的一部分,若你从远处遥望,探测器接近黑洞时似乎慢了下来,然后好像完全停顿了,整个过程可能十分短暂,但从外面看,似乎慢到几乎静止,你其实永远不可能看到…,物体穿过事件穹界的全过程,它在黑洞表面停顿了,因为它的时钟和你的相比无限缓慢,事实上探测器没有停下来,它仍在前进和穿过事件穹界,若它将镜头向后转动朝向黑洞入口,会看到光线被吸进来,若将镜头向前方,起初只见到黑暗,但随着它继续向黑洞核心前行,会到达宇宙中最奇异地方,黑洞的巨大引力将一切…,拉到位于中心的小点上,科学家称之为奇点。



　　　　我们确实不知道黑洞中心发生甚么,密度非常高以至物理定律都被打破,奇点的引力无穷大使时空失去意义,这个说法很荒谬,奇点的意思其实是我不知道,我毫无头绪,直到现在科学家也无法回答,黑洞究竟是甚么,令人有些不安,当知道宇宙中存在,违背物理定律的物体,必然存在更高一级的定律,适用于黑洞并为黑洞所遵循,只是我们还未知道,唯一知道的是黑洞诞生于垂死恒星,而大多数黑洞很小,大约直径哩,但现在科学家已发现有些黑洞很大,它们叫做超大质量黑洞,它们与整个太阳系的大小相当,其中一个就潜伏在银河系中心,太阳系位于银河系之中,它由数十亿恒星构成,包括太阳,全部绕着中心一个神秘区域旋转,儿童常常问,月球绕着地球转,地球绕着太阳转,那么太阳绕着甚么转?,


　　　　　这问题很好,天文学家也有同样疑问,也许银河系中心有些东西,或者中心存在一个黑洞,但黑洞无法观测,我们所能做的就是寻找蜘丝马迹,用红外线望远镜观测银河系中心,发现一个高密度的恒星群,但无法看到恒星群中心,一个科研团队已用了15年寻找线索,位于夏威夷莫纳克亚山,就是巨型的凯克望远镜,能够观测到银河系中心,为证实黑洞的存在,我们必须研究的那个区域非常小,这无异于大海捞针,不同只是我们知道针的位置,格茨在寻找银河系黑洞的努力中,度过了无数不眠之夜,要做这个实验,我们需要观测到…,接近银河系中心的恒星,并对它们进行精确定位,这就好比我从洛杉矶,看着身处纽约的你,和看到你手指的微小动作,凯克望远镜一经启用,就探测到大气层中…,使图像失真的微小扰动,直径尺的镜面转动进行校正,图像极为清晰,可以追踪到…,银河系中心的恒星,15年间格茨拍摄了数千张照片,这些照片揭示出一个惊人事实,银河系中心的恒星,以时速数百万哩高速移动,银河系中心是非常极端的环境,恒星移动的速度,比银河系任何地方都快很多,那绝对是黑洞的徵兆,它们看起来像小行星,绕着隐形太阳高速旋转,但它们不是行星,而是恒星,必须有强大引力牵引这些巨星,沿着靠近中心的轨道高速转动,宇宙只有一种物体有如此大牵引力,就是超大质量黑洞。



　　　这些恒星说明在银河系中心,有一个质量为太阳400万倍的黑洞,这是个重大发现,银河系里的一切,包括太阳系,都在绕着一个超大质量黑洞运行,但黑洞并非只存在于银河系中心,宇宙中很多星系的中心,都存在超大质量黑洞,僊女星系是离我们最近的邻居,它绕着一个比太阳…,重1.4亿倍的黑洞旋转,其它星系,像这个眺,有相等于太阳重量200亿倍的黑洞,黑洞是怎样变得如此巨大,它们为何存在于星系的中心?,


　　　为了找到答案,我们需要追溯到140亿年前宇宙刚诞生的时候,那时宇宙充满大爆炸残留的气体云,在一些地方,气体够浓厚,从而形成数百万颗恒星,最初的恒星中多数都是超巨星,温度极高,燃烧速度也快,它们在爆炸后产生大量黑洞,早期宇宙是个野蛮疯狂的地方,大范围的物质土崩瓦解,从而制造出黑洞,其实早期宇宙,可能处处充斥着新生黑洞,引力将许多黑洞牵引到一起,它们相互合并形成更大的黑洞,数亿年间,黑洞不断增长,产生更大引力吸入更多星际气体,新恒星从气体诞生,形成原始星系。


　　　　黑洞不断吸入气体直到容不下为止,点燃宇宙中最强大喷火器,一个年轻星系就是一个星团…,由气体中诞生的恒星所构成,新星系中心有个年轻超大质量黑洞,通过吞噬气体而不断成长,若你能想像当星系很年轻正在成形,中心形成了一个超大质量黑洞,而气体不断坠落其中,继续形成这一星系,在中心黑洞附近,物体变得非常热,物质不断升温,气体高速进入黑洞,但黑洞超载,没有空间供多余炙热气体进入,无法进入的气体被黑洞吐出,喷入太空形成巨大能量流,每道能量流都比太阳系宽20倍,高速穿越星系,这个超大质量黑洞点燃一个类星体,类星体是宇宙中最亮的物体,它们亮度很高,令整个星系黯然失色,


　　　这是M星系一个真实类星体照片,距离我们5000万光年,类星体从所在星系喷出大量气体,每分钟喷出总量相当于个地球,气体受热膨胀向外扩散,有些像风但规模巨大,于是产生黑洞风,即是从黑洞喷出的气体,黑洞吸入气体,类星体将气体喷出,但最终,没有多余气体来制造恒星,星系也就停止了成长,因此我们认为星系最终的规模,取决于其中心的黑洞,二者休戚相关,失去了气体原料,类星体逐渐萎缩并消失了,星系中心只剩下一个超大质量黑洞,和许多年轻恒星,银河系年轻时就是这样,在银河系早期,当它是年轻星系时,可能是个类星体,大概每个星系早期都曾经是类星体。



　　　　　但现在银河系已经成年,整个星系安静下来,现在天文学家正在寻找类星体,这有可能是我们找到更多黑洞,和弄清其运作方式的重要线索,钱德拉天文台是一台太空望远镜,能探测到类星体发出的X射线,它已找到数千个类星体,这些影像展现出各种形状类星体,向太空喷发射线,每个类星体都是年轻星系的雏形,它们中心都存在一个新生黑洞,这些类星体最终会安静下来,当年轻星系逐渐成熟和成形,我认为宇宙很像人类,年轻时充满活力,长大后变得比较安静和放松,我们现在知道超大质量黑洞,和它们创造的类星体,控制着星系,黑洞对于理解星系的形成极为重要,它们是了解星系进化史的关键,因此,更明确地说它们是…,认识星系和宇宙的基石,

　　　进一步了解黑洞的唯一办法,就是加以仔细观察,但近距离拜访似乎不是好主意,天文学家试图采取新方法,拍摄银河系中心的超大质量黑洞,因此需要像地球一样大的望远镜,银河系中心存在一个超大质量黑洞,藏身于围绕银河系中心旋转星团中,我们希望在不久将来能够见到它,眼见为实,那会很棒,若能到达那里亲眼见到,银河系中心的黑洞的事件穹界,这就是我们的圣盃,多数星系中心都隐藏着一个…,超大质量黑洞。



　　　　我们知道它们存在,因为绕着其转动的恒星,速度高达每小时数百万哩,但我们还是有可能对黑洞边缘,也就是事件穹界,进行拍照,多勒曼的研究团队,正致力捕捉显示它的外形的影像,我们其实是在旋转气体云中,寻找黑洞的轮廓,我们对这个技术寄予厚望,希望勾勒出宇宙这个…,我们一直看不见的区域,光学望远镜不能直接观测到黑洞,但黑洞周围的发光炽热气体,会发射出无线电波,我们可以利用电波来勾勒一个影像,大型无线电望远镜能够接收到,这些来自太空的信号,天线调整方位角和高度,位于波士顿附近麻省理工学院的…,天文望远镜超过100尺宽,探测到从25000光年之外发射的,非常微弱的无线电辐射,但这架望远镜规模太小无法成像,我们需要多个类似的望远镜,将它们放置在世界各地,以形成与地球等大的虚拟望远镜,


　　　从夏威夷到智利,再到非洲,他们将全球无线电望远镜连接起来,当整个网络连接好后,他们有一个直径1万哩的虚拟天线,观测能力是单个望远镜的500倍,虚拟望远镜足够强大,可以拍摄到银河系中心的黑洞…,的事件穹界,它们已收集到银河系中心的信号,当我们第一次探测到信号时,那一刻我盯着计算机屏幕,跟自己说天哪,我们成功了,我们看到的东西真的非常小,所以它一定是来自事件穹界附近,但信号太微弱,无法获得完整照片,但透过加强望远镜的全球联网,多勒曼预计可以改善图像的质量,黑洞的轮廓将最终显现出来,但照片当然比不上亲眼所见,在遥远未来,我们或可以掌握…,进入和穿越黑洞的技术,甚至可以在旅程中存活下来,那时我们也许能够回答,黑洞中心到底隐藏着甚么?,


　　　　　一些科学家认为我们可以将黑洞,用作穿越宇宙的大门,这仍是一个大胆猜测,但数学推算似乎表明,当你坠落黑洞里,你不会死去,而会穿过一个虫洞,一条穿越时空的快捷方式,也许可以从这个被称为黑洞的地铁,飞驰到宇宙的另一端,若黑洞是穿越时空的快捷方式,科幻小说的奇思异想将变为现实,时间旅行是可能的,但不切实际,让虫洞一直保持通畅的…,能量和原料太特殊,所以无法在实验室中制造,但若你能造出来,就有可能利用黑洞的力量回到过去,也许我们的后代能够掌握这技术,所以若有一天,有人敲你的家门,说是你的重重重重重孙女,不要将门大力关上,黑洞可能是通向其它宇宙的通道,黑洞的另一端可能也发生过大爆炸,当黑洞塌陷,物质坠落其中,物质会在另外一端被吹出落入白洞,这听起来难道不像大爆炸吗?
　

　　　若大爆炸就是黑洞反面,似乎就解释了宇宙诞生奥秘,看看黑洞方程式,轮入宇宙参数,如质量和体积,找到了,你会发现我们的宇宙…,其实解答了黑洞方程式,即是我们就处于事件穹界之中,也许我们就生活在黑洞当中,每个黑洞可能是另一个宇宙的起源,若是真的,可能有数十亿个宇宙,每个宇宙都充满恒星,行星和生命,不管这种推理意味着甚么,我们现在知道黑洞遍布太空,无论体积和对宇宙进化的重要性,都比我们想像中大得多,我们对所处宇宙环境,和可以观测到的宇宙的认识,已深深受到了…,黑洞无处不在这种认识的影响,很久以前人们认为…,黑洞物理学太过天马行空,现在它们是核心,我们现在知道黑洞主宰宇宙进化,我小时候,黑洞只是科幻小说情节,那是必须躲开的,宇宙飞船要绕道而行以免被吸进去,但后来了解到黑洞不但很重要,而且扮演非常多的角色,这样说并不夸张,若黑洞不存在,我们也不会存在,我们的存在全赖黑洞,故事还未结束,关于这些叫做黑洞…,和被视为宇宙的主宰的神秘物体,还有更多奥秘等待我们去发现,


翻译卢超祺摘订：Eric时间轴/校对laser　　＜fontcolor=#ffffTHELASTFANTASY|TLFHALFCDTeaM＜/font＜fontcolor=#ffff宇宙解码|压制GuaiGudu|字幕纪录片之家＜/font＜fontcolor=#fffffff本作品仅供交流学习严禁商用