详细内容  您现在的位置: 首页 > 科技资讯 > 详细内容
 
 
黑洞遥不可及 人类不会被“秒杀”

   恐慌

    在浩瀚的银河系的中心,有一个超级黑洞在不停地吞噬周边的物质。除此之外,银河系中还有成百上千个中型黑洞,它们也在疯狂地吸取物质。黑洞拥有强大的引力场,就连光也逃不出去,总有一天,地球也会被黑洞吸进去,人类及其创造的文明就再也回不来了……

    启示 
 

    “杞人忧天”的成语告诉我们可以有忧患意识,但无根据地夸大某种担忧甚至演变为恐慌就是可笑的了。对“黑洞”的担忧、认为它将在不久的将来冲击、威胁,甚至毁灭地球,恰恰是一种杞人忧天的行为。我们提倡未雨绸缪,但拒绝杞人忧天。探索未知的世界,显然不能依靠担忧或者恐惧,而要用科学的明灯来指路。

    近几年来,得益于探测设备的进步和天文观测手段的提高,有关发现黑洞的新闻时常见诸报端,如“NASA发现一个年仅30岁的黑洞”,“美国天文学家不久前通过计算机模拟研究发现,银河系里可能有成百上千个中型黑洞”等等。由于黑洞拥有强大的引力场,吞噬着其周围的星际物质,因此有人担心黑洞会不会把我们的地球也吞进去,一些人甚至把黑洞和2012年“世界大劫难”联系起来……

    史瓦西半径——“存”与“亡”的临界

    辽宁日报:提起宇宙中的黑洞,人们的第一反应就是它的质量非常大、会吞噬它周围的一切物体。为什么黑洞会吸入星际物质,这个是如何实现的?

    刘文彪:主要还是通过强大的引力场。一般来说,通常人们提及的黑洞大多是指由于大质量的恒星崩坍后形成了体积足够小、引力场足够强的天体。只要物质进入到其邻近的一定区域内,黑洞就可以吸进包括光线在内的任何东西,使它们无法以任何物理机制获得向外逃逸的机会。

    辽宁日报:

    恒星为什么能收缩、坍塌成黑洞?

    刘文彪:恒星形成后,在其青壮年时期如太阳一样,内部在进行着剧烈的核聚变反应,呈现出向外膨胀或抛射物质的态势,这也是在不断消耗自身的能量;同时,在自身的引力作用下也呈现出收缩的趋势。经过数亿到数十亿年的演化,恒星内部聚变的能量逐渐耗竭,引力的塌缩效应逐渐起主导作用。强烈的塌缩可能引发爆炸,并伴随着恒星物质的抛射,当最终剩余的物质质量大于3个太阳质量时,恒星将不断塌缩,巨大的引力将切断星体中所有物质与外界的联系,最终形成黑洞。

    辽宁日报:黑洞的“黑”是不是由于“无光”,既然任何物质都出不来,我们怎样知道它的存在?

    刘文彪:黑洞首先是“算”出来的。早在18世纪末,基于牛顿力学的原理,法国科学家拉普拉斯就提出了黑洞的概念。他认为有一种星体,如果能够吸引住包括光线在内的所有物质而不允许其逃逸,看上去就会像一个黑漆漆的洞。 20世纪初,爱因斯坦等科学家从广义相对论引力场方程的球对称解出发,可以分析得出一个具有强大的引力的时空区域,这就是“黑洞”。当强大的引力导致恒星收缩到某一临界半径,这意味着包括光在内的任何辐射将完全无法逃逸,这个半径就是史瓦西半径。黑洞的存在,主要是通过视界面外的引力场来间接确定的。

    辽宁日报:星际物质刚进入这个半径的圆周内就会被黑洞吞噬吗?

    刘文彪:是的,实际上史瓦西半径内的区域是单向膜区,任何物质只要进入史瓦西半径内就没有一丝一毫的机会“向外”运动了,因此史瓦西半径是两个截然不同时空属性区域的临界点,人们又称其为 “视界”。视界以内的区域,就是广义相对论中所说的黑洞。

    黑洞虽然十分可怕但地球远在“射程”之外

    辽宁日报:黑洞的力量也会吞噬地球吧?

    刘文彪:单从引力场的强度来说,黑洞能够吞噬包括恒星在内的任何物质,只要它足够接近黑洞的特征面“视界”。因此,黑洞当然可以吞噬作为太阳系中的一个普通行星的地球,这是毫无疑问的。地球只是宇宙中最普通的一颗恒星——太阳的一颗行星,在宇宙中可谓“沧海一粟”。如果距太阳系足够近的位置出现一个足够大的黑洞,即使太阳系不在黑洞的事件视界以内,这个黑洞产生的引力也有可能打破太阳系内各行星间的力的平衡,把行星扯离轨道,那对于地球上生活的人类来说也肯定是一场灾难。

    辽宁日报:

    离我们地球最近的黑洞是在哪里?听说银河系中心有个超大质量的黑洞?

    刘文彪:通过观测发现,银河系中有数百亿颗恒星,他们都在围绕着银河系的中心高速旋转,是什么力量能带动这些恒星旋转?一定有一个非同寻常的巨大引力在牵引这些恒星。对这个中心我们无法直接看到其内部,但通过对恒星的运动轨迹的观测,可以算出其中心的质量,据推测它很可能是一个超大质量黑洞,质量大约是太阳的 400万倍,但占据的空间很小,通过吞噬周围的星际气体不断成长。

    目前观测到的距离地球最近的黑洞应该就在银河系中,银河系的直径在13万光年的量级,而太阳距离银河系的中心大约为2.6万光年,因此实际上我们距离银河系的中心黑洞并不遥远。而银河系中太阳系附近的其它恒星系统中,很有可能就有恒星级的黑洞存在,它们和我们的距离有可能更近。

    然而,黑洞并不可怕,它对我们的影响也无非就是引力的作用,它虽然有很强的引力场,但要以足够接近为前提。事实上,如果地球没有公转,直接落向太阳不也十分可怕吗?可是,我们地球的公转带来了怡人的四季,而恰到好处的日地距离刚好提供了地球上一切生命和能量的源泉。

    黑洞的诞生以千万年计 未来千年没什么威胁

    辽宁日报:有人担心我们地球会不会被黑洞吸入,这个有可能吗?

    刘文彪:无论是银河系中心的超大质量黑洞还是恒星级的黑洞,目前看来没有对地球产生异常影响的任何迹象。黑洞确实可以吞掉地球,但问题在于我们地球甚至太阳系并不在这样黑洞吞噬和吸引范围之内,就如同大鲨鱼能吃人,但你在陆地的大山里,大鲨鱼怎么会吃到你。

    辽宁日报:黑洞的作用还到不了地球?

    刘文彪:是的,这是从“空间”上来说,从时间上来看,刚才已经介绍了黑洞产生的大致过程,像黑洞诞生和形成这样的天文事件是以千万年甚至亿年来计算的。与之相比,人类太渺小和短暂了,所以即使离地球较“近”的黑洞有什么变化,也是极其缓慢的,很难在未来千年的尺度上发生什么大变化,也就不会对地球产生什么实质性的影响。即使是新观测到银河系或其他星系某个黑洞的存在,它也是早已在那里存在,不会因为你发现了它,而有什么异常的变化。宇宙中天体的形成和演化类似于我们地球上生命的诞生和消亡,只是时间和空间尺度更大而已,本是十分平常的事情。我们大可不必为发现了黑洞而担心,因为我们的天文观测可以看到数十亿甚至上百亿光年的距离,是否发现黑洞只是我们对宇宙的认识是否更多一些而已。

    辽宁日报:黑洞不断吞噬物体,那么质量和引力都会加大,事件视界的范围也变得越来越大吗?黑洞一旦形成还会消亡吗?

    刘文彪:按照现在的理论研究结果,黑洞不断吞噬物体,那么质量和引力都会加大,事件视界的范围也变得越来越大,但这样的过程不可能无休止地进行下去。这有两方面的原因,一是黑洞周围是否有更多的物质“喂”给黑洞,如果物质没有了或者这些物质以足够大的速度在足够远处绕黑洞旋转,那么吞噬过程就会结束;二是理论物理学家霍金在近40年以前就曾预言,考虑到其视界附近的量子效应,黑洞可以发生“霍金辐射”进而把其能量以纯热谱(黑体辐射)的形式返回到宇宙中,甚至最终消亡。 □本报记者/刘洪宇

    专家档案

    刘文彪 博士,现为北京师范大学物理系教授、博士生导师。主要研究领域:引力与相对论天体物理、黑洞物理、宇宙学,主持和参加多项国家自然科学基金项目和“973”项目,发表论文数十篇。

(中国科技网)

本篇文章来源于 科技网|www.stdaily.com

2012-1-6 13:32:23     浏览人次: 2782