黑洞是如何诞生的?宇宙中那些超大黑洞的前身又是什么?

发布者:凉月入秋 2023-9-12 19:15

正好在整整4年前,天文学界的一条消息冲上了各国热搜:人类拍摄到了第一张非电脑制作的、真实的黑洞照片。照片的主角距离地球5500多万光年,质量则约为太阳的65亿倍。这意味着,人类距离解开黑洞的谜题又近了一步。

但,你有没有想过一种可能——人类其实根本不用靠近黑洞,因为我们本身就在黑洞之中?正如尼采所言:“当你在凝视深渊时,深渊也正在凝视你”,你在地球遥望黑洞,看见的那无尽漆黑中,却也可能有着另一个“你”,正与地球上的你相望。

这看似是一个荒诞无度,还十分烧脑的假设,但实际上却并非空穴来风,反而有着一定的科学依据。要解释这一切,还得从宇宙大爆炸时,诞生的第一个黑洞说起。

黑洞的诞生

宇宙中第一个黑洞是怎么诞生的?要解答这一问题,我们首先需要知道黑洞到底是什么。

天文学界,科学家对黑洞的定义是:“时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。

什么是时空曲率,什么又是事件视界呢?用我们小时候都玩过的蹦床打个比方:我们往下落到蹦床上时,蹦床的表面会发生形变,以我们的落点为中心,越中心就承受越多的重量,往下坠的程度也会越深。

在此基础上,我们的落点就像黑洞,以它为中心,周围发生形变的部分就是它的事件视界,而这部分形变的程度,就是它的时空曲率。

一旦进入黑洞的事件视界里,天体都会像落到蹦床凹陷区域的小球一样,控制不住地朝它的中心旋转着滚动。而黑洞又有着极大的质量,不仅仅像地球一样的行星会被它吸引,连像太阳一样的恒星也难逃捕捉,甚至是它发出的光,都会通通被黑洞“吞进肚子里”。

那么,这样像饕餮一样“吞噬一切”的黑洞又是怎么诞生的呢?现今天文学界广泛认同的说法是:黑洞是由恒星演化而来的。

恒星是有寿命的,它在活跃时,其内部其实一直在进行核聚变反应,核聚变会向外产生光和能量。而核聚变的原料是氢,它并不是无穷无尽的,总有用完的一天,到那时,恒星的寿命就走向了尽头。

看看我们头顶的太阳,以它为例,太阳内部的氢就可以支持它燃烧大约100亿年,而到今天,太阳还剩大概60亿年的寿命。看来,人类还远远不到担心太阳演化为黑洞的时候。

一旦恒星死亡,就再也没有核聚变反应产生向外的能量抵抗它自身的引力,由此,恒星的所有物质都会向内坍塌,被压缩成一个小点,成为新生黑洞的中心。这个小点,在天文学中被称为“奇点”。

此时,黑洞周围的一切天体都会被它的引力吸过去,随着它吸收的天体越来越多,它的体积和质量也越来越大,于是又可以吸收更多的物质,甚至连其他恒星发出的光也无法逃脱。我们现在所看到的黑洞的照片中,所见中心漆黑球体周围一圈一圈的光,即是正在被其引力拉扯、吞噬的恒星。

你可能会好奇,一个恒星到底要被压缩到多小才能有如此威力呢?天文学家卡尔·史瓦西对此做了计算,得出了史瓦西半径。

太阳的史瓦西半径约为3公里,地球的史瓦西半径则只有9毫米。也就是说,如果太阳成为黑洞,它的中心将只是一个半径为3公里的小球,而地球如果是这样,它的中心半径则只有9毫米。

第一个黑洞的悖论

结合以上所述的理论研究,黑洞诞生及演化的路径似乎已经非常清晰了。然而,天文学家们却一个又一个地发现了与这些理论相悖的现象。

根据黑洞诞生理论,由于物质的坍塌和压缩,每个黑洞在诞生之初的体积都不会太大,最多可能只达到几千公里直径的大小。人类已知的宇宙中最大的黑洞,质量却约为太阳的660亿倍,这就代表着,它需要吞噬其他星体上百亿年的时间才能形成如此规模

而人类已知宇宙的年龄,自宇宙大爆炸诞生至今,也才138.2亿年,也就是说,这些超大的黑洞,在宇宙诞生之初就存在了,甚至随着宇宙大爆炸同时诞生。

黑洞是恒星的终点,大爆炸是宇宙的起点,那么,在宇宙大爆炸前的一片虚无中,那些超大黑洞的前身,又会是什么呢?

有人提出,黑洞中心看似很小,却因其吞噬了无数天体,实际上有着无线广袤的空间。因此,黑洞的“奇点”,可能正是另一个宇宙,甚至就是我们所处宇宙的另一个时间点的模样。

照这么说,我们生存的地球其实就处于一个巨大的黑洞里,我们所在的宇宙实际上就是一个巨大黑洞的内部。而随着时间流逝,当我们所处的宇宙中最古老、最巨大的黑洞将一切吞噬,过量的物质堆积可能使宇宙大爆炸再次发生,于是一切又都将重新来过。

巧合的是,天文学界将宇宙大爆炸开始的那一个点,也称为“奇点”,和黑洞中心的名称一样。这难道在冥冥之中暗示着“开始即是结束,结束即是开始”的宇宙奥秘吗?

黑洞内部的“哲学”

要想真的解开一切关于黑洞的谜题,或许只能期待有朝一日人类可以真的进入黑洞。然而,这样的期望却压根就不可能实现,这不是因为科学技术的壁垒,而是就像人类被某种宇宙意志所阻止一样。

对于黑洞,有一个广为人知的说法:黑洞内部是五维空间。什么是五维空间?这是一个数学的范畴。爱因斯坦的相对论认为,空间和时间可以相互转化,时间是空间存在的另一种方式,在我们所生活的三维空间里,再加上一条时间线,即可形成四维空间。

在四维空间的基础上,随着时间的变化,事物会发展成不同阶段,于是还会形成一个人们可观测这些不同阶段的新的三维空间。因此,四维空间之上,还应加上一层,即为五维空间。

若黑洞内部是五维空间,那么人类就可用感官观察到古往今来,自宇宙大爆发后发生的所有事情,甚至是以后将要发生的事情,可谓是真正的“博古通今”,而“穿越时空”的行为也就此可以成真了。

就像电影《星际穿越》中演绎那样,进入黑洞内部后,所有事件的时间线就像琴弦一样在男主角面前展开,他拨动“琴弦”,竟然真的给了处在过去时空的人类以信息,人们由此解开了虫洞飞行器的难题,得以搬离地球,前往新的家园。

然而,根据现有的理论,处在三维空间中的人类永远无法进入五维空间。就像蚂蚁在球面上爬却只会认为自身在一个平面上一样,低维空间的生物无法理解高维空间的存在,更遑论高维空间中的生物。这是人类自身的观感带来的无法突破的限制。

黑洞的奇点中可能隐藏着宇宙的秘密,而人类永远无法理解黑洞内部的模样,就像“造物主”对人类设置了永远无法解开这个秘密的规则一样,人类被迫永远待在宇宙中,永远无法得知“造物主”的身份,这样一来,“造物主”就可以永远舒舒服服地观察人类,观察整个宇宙。

也有一种理论认为,五维空间就在我们身边,只是因为我们是三维生物,才无法感知到它的存在。照这种逻辑,是否也可能因为我们就处在黑洞之中,所以才无法观测到黑洞内部的景象呢?这么看来,是否又因为我们就处在黑洞之中,所以我们才无法离开宇宙呢?

两千多年前,春秋时期的道家提出了这样一种思想:“道生一,一生二,二生三,三生万物”,万物生于道,万物又归于道。这难道不像黑洞创世的假说吗?或许我们的老祖宗早已参透了一切:黑洞吞噬万物,造成了宇宙大爆炸,之后我们诞生,最终又会被黑洞所吞噬,开始一轮新的宇宙大爆炸……

所有的一切好像一条衔尾蛇一样被连接到一起,宇宙的存在就好像圆周率一样永远继续却永不终结,在一场循环结束后又开启新一轮的循环。“物或损之而益,或益之而损”,增加就是减少,减少就是增加,生即是死,死即是生,一即万物,万物即一,开始即结束,结束即开始。

古代哲学家曾计算过,12亿9600万年后,现在所发生的所有一切都会重来一遍。人类或许永远无法解开黑洞和宇宙的秘密,但无论再过几个12亿9600万年,人类都会一直走在探索、研究的道路上。明知不可为而为之,这是对人类勇气的最美赞歌。

大家都在看

  • 宇宙的探索与揭秘:地球不是悬浮的,它一直在往太阳里掉?

    宇宙的探索与揭秘:地球不是悬浮的,它一直在往太阳里掉? 你闭上眼睛回忆一下,课本里那张蓝色的地球悬浮在漆黑太空中的照片,是不是印在脑子里了?安静、永恒、稳稳当当挂在空中。NASA说这是人类历史上最成功的视觉骗局。因为事实的真相说出来可能会让你后背发凉——地球不 ... 宇宙探索08-05

  • 探索宇宙,可以带来多大盈利?

    探索宇宙,可以带来多大盈利? 从古代夜观天象,到透过望远镜思考天体规律,再到依靠科技奔赴太空,人类对浩瀚宇宙的好奇心都未消失。肉眼观星真的能总结出规律吗?人类为什么对宇宙如此痴迷?千年来探索宇宙的方式有了怎样翻天覆地的变化?澎湃问 ... 宇宙探索08-02

  • 为什么要进行宇宙探索?意义何在?

    为什么要进行宇宙探索?意义何在? 我小闺女刚出生的时候躺在摇篮中,大部分时间都在昏昏沉睡,偶尔睁开眼睛似乎都用尽了全身的力气。但每次睁开之后,她都会认真观望眼前的这个崭新世界。医学告诉我,新生婴儿的视力极弱,只能看到眼前20公分的物体, ... 宇宙探索08-02

  • 拨开科幻迷雾,解析地外文明研究,读懂宇宙探索的真正价值

    拨开科幻迷雾,解析地外文明研究,读懂宇宙探索的真正价值 大家好,我是老武。提到外星文明搜索,许多人第一反应可能是这属于科幻领域,但对科学家而言,这是严肃的研究课题。普通人与科学家对“外星人”的思考存在明显差异,根源在于认知角度的不同。大众往往将外星文明与科 ... 宇宙探索07-31

  • 耗费巨资奔赴星际,人类拼尽全力探索宇宙,到底图什么?

    耗费巨资奔赴星际,人类拼尽全力探索宇宙,到底图什么? 时常能听见一种疑问。地球上还有贫困、灾害、各类悬而未决的麻烦,各国持续投入资金发展深空探测,把探测器送往月球、火星,甚至朝着恒星际空间进发,这笔投入真的值得吗?不少普通人直观感受,与其望向遥远星空,不 ... 宇宙探索07-31

  • 每秒飞一光年也没用?科学家认为:人类永远无法飞出宇宙

    每秒飞一光年也没用?科学家认为:人类永远无法飞出宇宙 如果下一秒,你被扔进一艘每秒能飞一光年的飞船里,你觉得多久能飞出宇宙?答案是永远飞不出去,因为人类从诞生的那一刻起,就已经被永远困在了这片宇宙牢笼里。 我们先不说整个宇宙,就说人类能观测到的宇宙范围, ... 宇宙探索07-29

  • 探索外太空,感受宇宙的神秘与浩瀚!🚀🌌

    探索外太空,感受宇宙的神秘与浩瀚!🚀🌌 外星人点看。3台海平面发动机点火,燃烧室压力显示正常。完成翻转动作,降至两台发动机运行。星舰正在向印度洋下降,降至一台发动机运行。我们以前从未见过星舰如此平静地漂浮在印度洋上,所以我们肯定要好好享受这 ... 宇宙探索07-29

  • 《宇宙是什么:探索宇宙的起源、结构与深层奥秘》日 村山齐 202409

    《宇宙是什么:探索宇宙的起源、结构与深层奥秘》日 村山齐 202409 仰望星空时,人人都会生出终极疑问:宇宙从何处诞生?漫天星辰由什么构成?肉眼可见的星空只是宇宙极小一部分,暗物质、暗能量填满绝大多数空间,我们身处的世界到底扎根在怎样的底层规则之上?日本顶尖粒子物理学家 ... 宇宙探索07-28

  • 天文科普启心智 探索宇宙燃梦想

    天文科普启心智 探索宇宙燃梦想 7月20日,湖北汽车工业学院本禹红色引擎志愿服务队在十堰市熊家湾村开设天文主题科学课堂,带领村内少年儿童遨游浩瀚宇宙,开启趣味科学探索之旅。 课堂上,志愿者借助精美PPT课件,展示绚烂的星系星云、月球相位变 ... 宇宙探索07-26

  • NASA新太空望远镜将探索宇宙的重大谜团

    NASA新太空望远镜将探索宇宙的重大谜团 南希格蕾丝罗曼望远镜有助于解答一些最重大的宇宙问题。美国国家航空航天局美国国家航空航天局计划发射一台太空观测站,它可能有助于解开现代天文学中的一些最大谜团。南希格蕾丝罗曼太空望远镜将研究宇宙的起源、构 ... 宇宙探索07-25