《疯狂宇宙》作者:唐三歌 出版社:北京大学出版社定价:39.00元(订购)
本书希望用最快速、最简明的方式,解读霍金他们发现的宇宙顶层设计,把作者从中感悟到的大智慧,分享给所有迷思世界本源的哲人,特别是那些远离数学物理,而又希望大致知道专业观点和思想的智者。这本书,写的是宇宙,论的是物理,想的是哲学。 我们还惦记着宇宙的边缘。如果你觉得,宇宙空间原来是弯曲的,这个疯狂理论还能够理解并接受的话,我们就继续前进。既然宇宙有限无界,是一个自我循环的封闭空间,那么从理论上说,宇宙空间的体积无论多么巨大,总还是特定的。虽然里斯描述的宇宙尺度已经大到莫名其妙的地步,不过还是一个确定的尺度。无论如何,你依然随时可以在那个数字之后,轻易加上一个零。
但是,还有更令人晕头转向的事情:虽没边界,但有出口。
无需追寻海角天涯,宇宙到处都有神秘出口。比如,无底洞。神话故事中的无底洞令人痴迷,也让人惊骇,它像一个终极垃圾桶,收纳一切,永远填不满。现在我们知道,无底洞真有其事,但它并不是某个江湖大佬在后院设下的凶狠陷阱,也不是隐匿在深山老林的世外桃源。它叫黑洞,悬在太空,被誉为“宇宙之妖”。
说它是“洞”,容易误会,它并不是地面上挖出的、盖子丢失了的窨井窟窿。显然,它应该是太空里孤悬着的一个球体,从任意方向看去都是一个洞,而不是像一片薄薄的黑色膏药贴在天上。
只有一个秘诀:挤压,严重地挤压,把高质量天体的大规模垮塌挤压坚决进行到底,就能得到一个黑洞。比如,质量相当于几十个、几百个乃至数十亿个太阳的大东西,这么一个大家伙,当自身引力大于燃烧膨胀力时,就会在一夜之间噼里啪啦向内坍缩。也就是说,它是如此的重,以至于把自己压垮了、踩碎了。想一想,地球为什么没有自我坍缩?喜马拉雅为什么没有把地壳压垮?———答案是因为地球太小,喜马拉雅也太轻,好比挤在椰子壳上的一小截牙膏。
所有超重的星体并非一开始就坍缩,它年轻时要燃烧。我们知道,红色特超巨星大犬座VY,是目前所知宇宙中个头最大的星体,它其实严重虚胖,密度并不大,还不能进行自我垮塌挤压。重点是密度。迄今发现质量最大的恒星是R136al,目前估计其质量为太阳的320倍。它也正在剧烈燃烧,发出的光芒比太阳强烈1000万倍。燃烧的过程,我们知道,当然是膨胀的过程,自我坍缩只在燃料耗尽、燃烧结束后发生。因此可以断定,所有块头足够大的恒星,别看它们现在烈焰燃烧、红红火火,总有一天,它们都将走向一个共同的宿命:坍缩为黑洞。那,说不定是星星们的炫酷梦想。黑洞坍缩尺度绝对是异乎寻常的。你如果想象把喜马拉雅压缩成一座盆景,仍然属于严重缺乏想象力。德国天文学家卡尔·史瓦西通过测算证明,地球这样大小的天体如果质量够大,也可以成为黑洞,但它必须压缩成一颗蚕豆。有一部纪录片说,应该比蚕豆大些,差不多一个高尔夫球那么大。这个质量与尺度的比例是确定的,称为“史瓦西半径”。据此换算,喜马拉雅若要立志成为黑洞也是有条件的,它的史瓦西半径大约只有1纳米。
可见,黑洞之为黑洞,关键是这个质量与尺度比值。只要压缩比例够狠,所有天体都有机会成为黑洞。据此,科学家认为可以在他们的地下实验室里,通过压缩物质质量,比如开动大型强子对撞机进行质子对撞,制造微型黑洞。微型黑洞将非常小,约为电子质量的1000倍,而且可能只持续10-23。秒。还有一些科学家认为,高能宇宙粒子穿过大气时,也可能产生许多微小而短命的黑洞。注意,天空中不仅有流星雨,也可能有黑洞雨。不过无需紧张,想想它们的尺度,那真的是比毛毛雨还毛毛雨。今后,如果你碰到什么倒霉事情,或者莫名其妙地干了什么追悔莫及的蠢事,你可以说,呃,被该死的微型黑洞击中了。
大型黑洞就不是闹着玩儿的了。它一旦修成,挤压和坍缩就不是结束,而是新的开始,并且成为习惯和需要。它以巨大引力吞吃不幸靠近它的一切,即便是比太阳还大的星体排着队来,也统统照单全收,默默地塞进它的黑皮箱。而这些新添加的材料,又加入并加强了这一场无休无止、不可救药的自我坍缩。你只能眼睁睁地看着干着急,因为里里外外都没有任何力量,来出面抗拒阻挡这种恐怖坍缩。
迄今所知最大的黑洞在星系NGC1277的中心,质量约为太阳的 170亿倍。看到这些巨大数字都麻木了。据说,终极狂野的黑洞坍缩,可以把宇宙所见的全部星体挤压成一个超巨大质量黑洞。这有点耸人听闻,但也并不奇怪,我们早已习惯,宇宙既是一个宁静的后花园,也是一个超级狂暴的物理试验场,无论多么骇人听闻的试验都敢做。真是名副其实的宇宙无底洞呵。那么会不会某一天,这个大家伙(起名the Big One如何)终于憋不住了,一举爆炸,炸出一个全新版本的宇宙来?———呃,从常识看,至少它搜罗在仓库里的材料是够的。
这个事,黑洞不会让人失望,后面还有惊人假说,此处暂时放下。
本文摘自《疯狂宇宙》
来源:《图书馆报》2015年12月4日
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