近日热映的好莱坞大片《星际穿越》中,男主角库珀选择坠入黑洞,结果他在黑洞奇点附近被未来人类拉进一个五维时空,引发全剧高潮。他的机器人伙伴塔尔斯拿到了奇点数据,让库珀通过摩尔斯电码传送给女儿,帮助她解开了那个能拯救人类的引力方程。影片结尾,人类已移居到土星附近的空间站,摆脱了地球的恶劣环境。
黑洞的奇点蕴含着怎样的奥秘?现实中,人如果坠入黑洞会发生什么情况?人类未来可能生活在哪里?且听专家一一道来。
-本报记者俞陶然
黑洞为何能“吞噬”光
著名科普作家、中科院国家天文台客座研究员卞毓麟介绍,黑洞是科学家根据广义相对论做出的一个重要推测,1969年由美国物理学家约翰·惠勒命名。这个推测已被天文学观测证实。也就是说,黑洞是真实存在的,是宇宙中的一种天体。
其之所以称为“黑洞”,是因为无法用光或其他形式的电磁波观测它,任何发射到黑洞的光都会被吸收,而不会反射回来。这是什么原因呢?让我们从地球引力讲起。人在地面上向天空抛射一个物体,无论用多大力,物体速度有多快,总会掉落下来,这就是引力的作用。然而,当一个物体(如航天器)的飞行速度达到11.2公里/秒,就可以摆脱地球引力的束缚,飞离地球进入行星际空间,不再绕地球运行。这个脱离地球引力场的最小速度称为“第二宇宙速度”,也称“逃逸速度”,即逃逸地球引力场的最小速度。
每个天体的逃逸速度是不同的。比如,太阳的逃逸速度约为618公里/秒,也就是说,假如在太阳上发射航天器,它的速度至少须达到618公里/秒,才能脱离太阳的引力场。
那么黑洞的逃逸速度是多少呢?答案是:大于光速。宇宙中没有任何物体的速度超过光速。这表明,包括光在内的任何物质和辐射只要进入黑洞的“视界”(引力场的一个封闭边界),都无法逃脱它的“魔爪”。因此,黑洞“黑”到了极致,人类根本无法直接观测。