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再聊黑洞(2)

(2023-12-22 09:25:36) 下一個

我們這一代人,真真是生活在一個天文新發現爆發的黃金時代,新儀器新技術,使得能接觸到的宇宙越來越遠,新結論來得也越來越快,如果用知識旅行來形容,那就是你可以親見的風景越來越繽紛。

有點像當年的航海,航線越來越長。

2012年,NASA的x-Ray telescope Nustar升空,其分辨率是它的前輩Chandra X-ray Observatory的10倍。主要目的是對質量比太陽大10億倍的黑洞進行深入觀察,比如粒子如何在活躍星係中被加速到非常高的能量,或者元素如何在大質量爆炸中產生。

接著拿人們熟悉的太陽係做例子。

習慣上,人們把天體,比如太陽那樣的恒星,或者地球都畫或者想象成圓的,看這張Solar system,是偷懶,圖省事?

不是的,實際上當你以光速飛過這些星體的時候,看到的的確是球體。

理解這件事也很簡單。每一個成年人都有的實際經驗是,當你跑在跑動中加速,視野會變窄,當你以光速跑?視野變一條線,你隻看得到正前方。

回到上一次的笑臉圖。

那個圖上的環,有一個專門的名字叫Einstein ring,也叫Einstein–Chwolson ring 或 Chwolson ring。產生原因是當來自星係或恒星的光在到達地球的途中經過一個大質量天體時形成。 由於引力作用,光線發生彎曲,使其看起來像是來自不同的地方。 如果光源、黑洞和觀察者都完美對齊(syzygy),則光線將顯示為一個環(圖在上次給過我不重複)。

我們看到的星體是圓形,也同理。

再說一個關於黑洞的假設。下麵這張圖,Wormhole

它也是廣義相對論的一個推理模型,理論最初由Ludwig Flamm在1916年提出來(這個家夥自己是TU-WIEN的教授,娶的是Boltzmann常數的那個Boltzmann的女兒),後來愛因斯坦和他的助手Nathan Rosen在1935年再次提出並完善,因為形狀像一個被蟲咬的蘋果核而得名。

黑洞裏,(在一定區域內,離質點夠近的)Photon會進來,物質也會落進來。形成圖的上半部分(中間極細的軸可以理解成黑洞的質點)。

問題來了,如果上麵是黑洞,那下麵怎麽叫?

說出來可能會象開玩笑,就叫白洞。被黑洞吞掉的物質甚至宇宙穿過核心,在另一側被吐出來,實際上這是另外一個生成新宇宙時空的(理想)模型。

不過呢,這個理論推演,到目前沒有任何驗證。

萬幸的是,其他的新發現,到目前為止,都是和已知的理論吻合的。

我原來還聊過一個實驗,LHC,當時因為不是相關話題,所以避開了關於黑洞方麵的內容。它實際上還包含了人類試圖生成黑洞的實驗。理論上來說,當粒子(proton)在長達27公裏的環形軌道中被加速加速加速(幾接近光速),碰撞過程中是有可能形成小型黑洞的。

所以當時反對這件事的大有人在,認為會帶來真正的世界末日。

當然黑洞沒有出現。而且這一類的天體現象,分分鍾在宇宙空間上演,實在不算什麽。

我們每一個人,也不過是宇宙時空中的小小灰塵,對紅塵浮世裏的種種gravity避無可避藏無可藏,萬幸有買菜做飯帶孩子這樣簡單的日常可以蹉跎,才不那麽容易因為回風打船,失了東西南北。

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