有沒(méi)有想過(guò)來(lái)一次黑洞之旅?

依據(jù)現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)和理論，我們還到不了黑洞，也沒(méi)有人敢進(jìn)入黑洞。

但這不妨礙科學(xué)家們展開(kāi)想象的翅膀，來(lái)一次虛擬的黑洞之旅。

這次的目的地，科家們選擇了“M87星”，M87星系中心的超大質(zhì)量黑洞 。這個(gè)黑洞也是科學(xué)家第一次所拍攝黑洞照片的主角。

M87星對(duì)科學(xué)們來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的目標(biāo)，因?yàn)槠湟唬核芙?，距離地球5500萬(wàn)光年(相對(duì)于那些動(dòng)輒幾十億光年遠(yuǎn)的星系，5500萬(wàn)光年的確是很近了);其二：它很活躍，它還在覓食中。

從照片中可見(jiàn)，星系中雕刻出一個(gè)巨大的洞，一個(gè)數(shù)千光年寬的無(wú)恒星空洞。

M87星是已知質(zhì)量最大黑洞之一，質(zhì)量約為太陽(yáng)的65億倍，是銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞人馬座A星的1500多倍。

現(xiàn)在假設(shè)有一艘宇宙飛船，正向著M87星快速的飛去。

在距離M87星數(shù)千光年遠(yuǎn)的地方，就能看到一個(gè)明亮的能量軸。這是一股致命的輻射流，從星系中如噴氣引擎一般噴射而出。這個(gè)噴射流看起來(lái)就像探照燈發(fā)出的光束。

在這些噴射流中，有“繩結(jié)”和團(tuán)塊，它們表明這個(gè)噴射流并不平穩(wěn)。

它是猛烈的能量推動(dòng)。這些“繩結(jié)”和團(tuán)塊沿著光束移動(dòng)，顯示了噴射流的速度。

通過(guò)計(jì)算，它們的速度達(dá)到了光速的99.999995%。要把整個(gè)噴流加速到那個(gè)速度，所需要的能量是非常驚人的。

超大質(zhì)量的黑洞周圍環(huán)繞著一圈超級(jí)熱的氣體和塵埃，它被稱為吸積盤，比太陽(yáng)亮十億倍。

巨大的明亮氣體漩渦圍著黑暗的空間旋轉(zhuǎn)著，以每小時(shí)超過(guò)320萬(wàn)公里的速度運(yùn)行。如此快的速度就會(huì)產(chǎn)生巨大的摩擦，這就是使圓盤升溫的原因，也是使圓盤發(fā)光的原因。科學(xué)家認(rèn)為吸積盤的強(qiáng)大能量，是噴射流的來(lái)源。

熾熱、旋轉(zhuǎn)的氣體和塵埃產(chǎn)生了強(qiáng)大的磁場(chǎng)，當(dāng)圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，它會(huì)扭曲黑洞兩極的磁場(chǎng)并構(gòu)建能源。最后，磁場(chǎng)不再能容納這么多的能量，它們就會(huì)噴射到星系中。即使離飛船有許多光年遠(yuǎn)，也能看到這種劇烈的能量釋放。

當(dāng)這些噴流從超大質(zhì)量黑洞向外噴射時(shí)，噴流的路徑上并非是虛無(wú)的空間，如果一束噴流撞上了氣體云，它就會(huì)將其湮滅，它會(huì)在上面打個(gè)洞。

就像一列火車在雪地上行駛，氣體云就像是雪，而噴流就是那輛在上面翻越的貨運(yùn)火車。每個(gè)超大質(zhì)量黑洞產(chǎn)生的噴射流，所經(jīng)過(guò)之處就會(huì)造成巨大的破壞。

飛船繼續(xù)向著M87星飛去并進(jìn)入危險(xiǎn)的區(qū)域，離超大質(zhì)量黑洞越近，就越危險(xiǎn)。當(dāng)飛船接近M87星系的中心核心時(shí)，強(qiáng)大“風(fēng)”開(kāi)始沖擊飛船。這些風(fēng)還會(huì)使得M97星系恒星的誕生猝滅。

M87星系是一個(gè)有著12萬(wàn)光年寬的巨大的橢圓星系。這意味著，當(dāng)飛船從邊緣到內(nèi)部飛行時(shí)，會(huì)看到越來(lái)越高的恒星密度。這個(gè)巨大的星系包含了幾萬(wàn)億顆恒星，但是它們幾乎都是一樣的顏色。

如果你在這艘虛擬的飛船上，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，你的天空到處都布滿了無(wú)數(shù)的紅色光點(diǎn)。這些光點(diǎn)大多是小而長(zhǎng)壽命的恒星，叫做紅矮星。

之所以M87星系充滿了這些紅矮星，是因?yàn)椋切┧{(lán)色和黃色的恒星都已經(jīng)爆炸并消失了。而剩下的那些是質(zhì)量較小的紅矮星，它們可以存活數(shù)百億年的時(shí)間。

這意味著M87星系已經(jīng)很久沒(méi)有產(chǎn)生恒星了，所以它的恒星大多是紅色的?？茖W(xué)家們把這些主要由紅色恒星組成的星系稱之為紅色死亡星系。

M87星系之所以很久沒(méi)有產(chǎn)生新的恒星，這和M87星周圍明亮的吸積盤產(chǎn)生的強(qiáng)大的“風(fēng)”有直接的關(guān)系。正是它們扼殺了恒星的誕生，將正常形成恒星的氣體推開(kāi)，有效地熄滅星系中恒星的形成，使其逐漸走向消亡。

由此可見(jiàn)，超大質(zhì)量黑洞可以決定星系中恒星的形成，它可以幫助調(diào)節(jié)星系中氣體的數(shù)量，從而控制星系中形成恒星的數(shù)量。

雖然M87星與它周圍浩瀚星系相比很小，就像拿一顆葡萄和地球的大小相比較，但它竟然能控制著它的宿主星系，對(duì)整個(gè)宇宙的歷史產(chǎn)生如此深遠(yuǎn)的影響。這就是黑洞能量的絕佳例證。

【M87星為何如此巨大】

飛船繼續(xù)前進(jìn)，現(xiàn)在飛船已經(jīng)穿越了M87星系數(shù)千光年，但它的超大質(zhì)量黑洞仍然很遙遠(yuǎn)。

M87星可能看起來(lái)很小，但它的質(zhì)量是太陽(yáng)的65億倍。

那么它是怎么變得這么大的呢?這個(gè)至今還是一個(gè)很大的謎團(tuán)。但有一點(diǎn)是知道的，與星系的大小密切相關(guān)。越大的星系就有越大的黑洞。

要了解M87星是如何變得如此之大的，就必須研究其星系的歷史。當(dāng)科學(xué)家們觀察M87星系時(shí)，發(fā)現(xiàn)M87星系非常巨大，是已知宇宙中最大的星系之一。它是最亮的橢圓星系之一。

通常認(rèn)為，像M87星系類似質(zhì)量的星系要小得多，但M87卻膨脹得很大。那么是什么讓恒星分散地如此之大呢?

星系不是靜止的，每個(gè)星系都在運(yùn)動(dòng)，有時(shí)星系非常接近會(huì)相互作用。“相互作用”是描述極端野蠻事物的一種婉轉(zhuǎn)方式。事實(shí)上，這個(gè)“相互作用”就是星系正在與其他星系碰撞。它們正在吞噬較小的星系，或者彼此撕裂。

所以星系就會(huì)增長(zhǎng)，星系中同類相食的現(xiàn)象很常見(jiàn)。也許M87星系吞噬了它的鄰居。那么科學(xué)家們是如何知道的呢?

既然星系曾經(jīng)過(guò)發(fā)生過(guò)碰撞或吞并，那么必定會(huì)有干擾跡象。就像把石頭扔進(jìn)水池就會(huì)產(chǎn)生漣漪一樣。

當(dāng)星系合并時(shí)，它們就可能會(huì)留下一個(gè)突出的殘留物，就像行星狀星云。行星狀星云是明亮的信標(biāo)。通過(guò)挑選這些行星狀星云，并以極高的精度繪制出星系。

科學(xué)家們選出了300個(gè)不同的發(fā)光點(diǎn)，這些點(diǎn)是藍(lán)綠色的，證實(shí)了它們是行星狀星云。它們就像鶴立雞群一樣引人注目。星云的運(yùn)動(dòng)與M87中的恒星不同，這表明它們形成于一個(gè)更小、更年輕的星系，而不是M87星系。

行星狀星云的發(fā)現(xiàn)表明，在過(guò)去10億年的某個(gè)時(shí)刻M87吞噬了一個(gè)較小的星系。這個(gè)星系離M87星系太近了，M87星系強(qiáng)大的引力吸引了較小的星系，并將其拉得越來(lái)越近。M87星系把這個(gè)小星系拉了過(guò)來(lái)并把它整個(gè)吞了下去。

劇烈的合并史解釋了M87星系是如何變得如此巨大。每一次事件都帶來(lái)了數(shù)百萬(wàn)顆恒星，碰撞還釋放出巨大的引力，將恒星像五彩紙屑一樣散射開(kāi)來(lái)。

在這樣的碰撞之后，恒星可能會(huì)比以前分散10到100倍。一些碰撞將恒星拋向四周，同時(shí)也改變了整個(gè)星系的形狀。這會(huì)使星系變得更加膨脹，逐漸把它變成光滑的、無(wú)特征的橢圓形狀。

M87星系，是一個(gè)橢圓星系的事實(shí)表明了它是有多個(gè)超大質(zhì)量黑洞合并的事實(shí)，這就是M87星能夠獲得如此巨大質(zhì)量的原因。

【兩個(gè)超大質(zhì)量黑洞真的會(huì)合并嗎?】

根據(jù)現(xiàn)有的物理學(xué)理論認(rèn)為，兩個(gè)超大質(zhì)量黑洞很難會(huì)合并。當(dāng)星系合并時(shí)，它們中心的超大質(zhì)量黑洞會(huì)彼此靠近。它們向新形成星系的中心往下沉，當(dāng)超大質(zhì)量的黑洞向星系中心俯沖時(shí)它們穿過(guò)了，恒星區(qū)和氣體云。

它們不只是相互碰撞，它們會(huì)相互向?qū)Ψ酵M(jìn)。所以它們會(huì)將恒星分散到各處，它們?cè)娇拷舜?，它們圍繞彼此運(yùn)行的速度就越快。所以事情變得越來(lái)越混亂和瘋狂，在所有的混亂中，奇怪的事情發(fā)生了，超大質(zhì)量黑洞不再彼此靠近。

科學(xué)家稱之為最后的秒差距問(wèn)題，那么到底發(fā)生了什么?為什么會(huì)“拋錨”?

最后一個(gè)秒差距問(wèn)題發(fā)生在兩個(gè)超大質(zhì)量黑洞非常接近的時(shí)候。此時(shí)它們已經(jīng)耗盡了幫助它們合并的材料，即星系中的那些恒星和氣體。

如果沒(méi)有足夠多的材料可以與黑洞相互作用，它們需要比宇宙年齡更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)失去足夠的能量來(lái)合并，所以黑洞在這最后一秒差距的距離中實(shí)際上停止了彼此接近。

兩個(gè)超大質(zhì)量的黑洞將在永恒的宇宙舞蹈中鎖在一起，距離很近但永遠(yuǎn)相隔。

然而這個(gè)結(jié)果顯然與觀察事實(shí)不符，M87星系的確吞噬的其他許多星系，那些星系都有超大質(zhì)量的黑洞。然而，在我們的旅行中，我們并沒(méi)有看到很多超大質(zhì)量黑洞，除了這一個(gè)——M87星。

所以合并確實(shí)發(fā)生了，但怎么發(fā)生呢?問(wèn)題出在哪里?

2019年，科學(xué)家們從一個(gè)名為NGC 6240的星系獲得了一條線索。這個(gè)特殊的星系看起來(lái)像是一次巨大的星系碰撞后的產(chǎn)物。

那里有任意方向和速度的任意星團(tuán)，它們都混在一起了，這就是科學(xué)家們認(rèn)為的星系在大規(guī)模合并后的樣子。

科學(xué)家們?cè)谶@個(gè)星系的中心發(fā)現(xiàn)的不是兩個(gè)而是三個(gè)巨大的黑洞。這表明在最近的歷史中有三個(gè)星系發(fā)生過(guò)碰撞。

所以，當(dāng)這個(gè)新的星系開(kāi)始存在這對(duì)停滯的黑洞時(shí)，它會(huì)帶來(lái)了它們的第三個(gè)超大質(zhì)量黑洞。

這另一個(gè)超大質(zhì)量的黑洞擾亂了這個(gè)系統(tǒng)，使得星系中心的東西變得非常不穩(wěn)定。

第三個(gè)超大質(zhì)量黑洞的引力從失速的黑洞中竊取軌道能量，從而將它們推得更近。它就像一個(gè)小偷，從這個(gè)雙黑洞系統(tǒng)中拿走了一些轉(zhuǎn)動(dòng)能量。

當(dāng)兩個(gè)超大質(zhì)量黑洞失去軌道能量時(shí)，它們終于走到了一起。最有可能發(fā)生的事情是，最小質(zhì)量的超大質(zhì)量黑洞被噴射出去，剩下的兩個(gè)很快就合并了。

高速合并只會(huì)持續(xù)幾毫秒，但它會(huì)引發(fā)巨大的爆炸。當(dāng)這些巨大的黑洞合并時(shí)，在這個(gè)過(guò)程中釋放的能量比我們整個(gè)星系在數(shù)十億年的過(guò)程中釋放的能量還要多。

所以，M87星可能以同樣的方式與其他超大質(zhì)量黑洞進(jìn)行合并。即第三個(gè)黑洞，幫助它克服了最后的秒差距問(wèn)題。

【超大質(zhì)量黑洞的引力死亡區(qū)】

隨著飛船越來(lái)越接近M87星，任務(wù)變得越來(lái)越危險(xiǎn)。飛船進(jìn)入了超大質(zhì)量黑洞周圍的引力死亡區(qū)。

任何不知情的恒星如果靠得太近，就會(huì)被拉伸、撕裂，形成宇宙中最大最亮的光秀之一。

最近，天文學(xué)家在PGC 043234星系中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常明亮的耀斑。耀斑的亮度是太陽(yáng)的1000億倍，如果這發(fā)生在我們星系的中心，它會(huì)非常明亮，我們?cè)诎滋於伎梢钥吹剿?/p>

當(dāng)科學(xué)家們第一次看到這個(gè)閃光時(shí)，第一反應(yīng)就是“又一顆超新星”。但它看起來(lái)一點(diǎn)也不像超新星，它沒(méi)有明確的特征，不像一個(gè)典型的超新星。在最初的閃光之后，還有更小的閃光在重復(fù)。

如果是在超新星中殺死了一顆恒星，就不可能像這樣重復(fù)。有趣的是，它大約每130秒閃爍一次，閃光持續(xù)了450天。

當(dāng)天文學(xué)家仔細(xì)觀察這個(gè)星系時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)這個(gè)事件發(fā)生在星系中心，那里有一個(gè)黑洞，質(zhì)量是太陽(yáng)的一百萬(wàn)倍。沒(méi)錯(cuò)，他們觀察到的是一種極其罕見(jiàn)的現(xiàn)象，一種潮汐干擾事件。

這是天文學(xué)家第一次捕捉到黑洞吞噬恒星的行為。在PGC 043234星系中，一個(gè)超大質(zhì)量黑洞附近，一顆恒星離得太近了。當(dāng)這顆不幸的恒星靠近黑洞時(shí)，黑洞正在旋轉(zhuǎn)，而這顆巨大黑洞周圍的引力非常之強(qiáng)，它能夠把這顆恒星給撕扯開(kāi)。

恒星靠近黑洞的一側(cè)比恒星的另一側(cè)感受到的黑洞引力要大得多。另一側(cè)離黑洞更遠(yuǎn)，于是就會(huì)把恒星拉伸，恒星被拉伸成一個(gè)巨大的長(zhǎng)臂，并被困在旋轉(zhuǎn)的黑洞周圍不斷繞行。

旋轉(zhuǎn)的恒星碎片就會(huì)增加黑洞圓盤輻射的輸出并發(fā)出一束連續(xù)的光，我們的望遠(yuǎn)鏡在圓盤每次旋轉(zhuǎn)到那個(gè)點(diǎn)時(shí)，就會(huì)接收到這種輻射。這就像每130秒就能看到燈塔發(fā)出的光束，這些閃光是一顆瀕死恒星的最后脈沖。

這些閃光揭示了超大質(zhì)量黑洞的寬度和旋轉(zhuǎn)速度。通過(guò)計(jì)算，這個(gè)中心超大質(zhì)量黑洞大約比地球?qū)?00倍。它每?jī)煞昼娦D(zhuǎn)一次，以光速的一半旋轉(zhuǎn)，超過(guò)4.8億公里每小時(shí)。

科學(xué)家目前還不知道M87星的旋轉(zhuǎn)速度，但知道吸積盤以每小時(shí)320萬(wàn)公里的速度旋轉(zhuǎn)，這個(gè)發(fā)光的光環(huán)，寬數(shù)百光年。

現(xiàn)在就在我們飛船的正前方就是宇宙中最令人敬畏最致命的地方之一，而我們正朝著它直奔而去。在穿越星系的長(zhǎng)途跋涉之后，我們終于在星系中心看到了巨大的超大質(zhì)量黑洞——M87星。

我們面前有一道炫目的強(qiáng)光，這是吸積盤，一個(gè)由熱氣體和塵埃組成的環(huán)。M87星的吸積盤非常明亮。它的事件地平線，在5500萬(wàn)光年外的地球上，望遠(yuǎn)鏡拍攝到了它。就是那張著名的黑洞照片。

這張照片可以說(shuō)震驚了整個(gè)世界。照片顯示M87星是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的，它有380億公里寬，大約可以讓300萬(wàn)個(gè)地球排成一排。這張照片也揭示了，這個(gè)超大質(zhì)量黑洞在積極進(jìn)食。

一般情況下，恒星進(jìn)入并被撕裂，可能每一萬(wàn)年或十萬(wàn)年發(fā)生一次。而M87 星已經(jīng)閃亮了數(shù)百萬(wàn)年。顯然，除了被撕裂的恒星外，這里還有大量的氣體在供給吸積盤。這有助于解釋M87星是如何增長(zhǎng)到65億太陽(yáng)質(zhì)量的。

但是未來(lái)呢?這個(gè)超大質(zhì)量黑洞會(huì)繼續(xù)吞噬，還是會(huì)餓死?

為了找到答案，我們必須更進(jìn)一步跨越吸積盤，去發(fā)現(xiàn)M87星是如何滿足其欲壑難填的欲望的。

【M87星的吸積盤】

飛船經(jīng)過(guò)M87星的吸積盤，這是一個(gè)由氣體和塵埃組成的熾熱光環(huán)，直徑達(dá)數(shù)百光年。這是超大質(zhì)量黑洞的雜貨店。

黑洞以吞噬一切而聞名。但黑洞并不貪婪，這是一個(gè)普遍的誤解。它們不會(huì)把任何東西都拉進(jìn)來(lái)，事實(shí)上，如果太陽(yáng)現(xiàn)在突然變成了黑洞，地球仍然會(huì)在軌道上繼續(xù)運(yùn)行。因?yàn)橐χ魂P(guān)乎物體的質(zhì)量和距離。

像M87星這樣的超大質(zhì)量黑洞，比普通的太陽(yáng)大小的黑洞要大得多。這意味著它們的引力更大，并延伸到更遠(yuǎn)的星系中。所以它能夠吸引數(shù)十億公里以外的塵埃、氣體云和恒星。

但它們不會(huì)吞下被它們吸進(jìn)來(lái)的所有東西。黑洞吞噬物質(zhì)的方式并不是像隕石落在地球上一樣。黑洞消耗物質(zhì)的最有效方式是形成一個(gè)吸積盤。

當(dāng)氣體和塵埃被超大質(zhì)量黑洞的引力拖入時(shí)，呈螺旋狀向內(nèi)堆積成環(huán)狀，吸積盤就會(huì)增大。在引力和氣體與塵埃動(dòng)量的共同作用下，這個(gè)環(huán)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)壓扁成一個(gè)圓盤。

所以，它們不會(huì)直接掉進(jìn)去，而是繞軌道運(yùn)行，并且被加速到非?？斓乃俣?。有的物質(zhì)最終會(huì)進(jìn)入黑洞，而有的則會(huì)被踢出黑洞。

我們銀河系中心也有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞——人馬座A星。它似乎正在吞噬物質(zhì)，但卻是以極低的速度吞噬。為了發(fā)現(xiàn)是什么阻止了人馬座A星進(jìn)食?？茖W(xué)家們研究了從超大質(zhì)量黑洞發(fā)出的紅外光線。發(fā)現(xiàn)塵埃云內(nèi)的磁場(chǎng)正在把物質(zhì)引導(dǎo)進(jìn)入黑洞周圍的軌道，并沒(méi)有讓它們掉進(jìn)去。所以它實(shí)際上是讓這些塵埃顆粒遠(yuǎn)離黑洞，是它將人馬座A星的食物來(lái)源推離了超大質(zhì)量黑洞。

當(dāng)然，這種情況并不一定會(huì)永遠(yuǎn)持續(xù)下去，因?yàn)榇艌?chǎng)是可以改變方向的。當(dāng)有很多其他的垃圾，塵埃、氣體和其他恒星靠近時(shí)，它們可以改變磁場(chǎng)，這可能會(huì)讓這些塵埃落入黑洞。磁場(chǎng)方向的改變，將會(huì)為人馬座A星帶來(lái)了希望。

所以對(duì)于M87星，是磁場(chǎng)在幫助進(jìn)食，這就是為什么M87星在積極進(jìn)食的原因。

【超大質(zhì)量黑洞的視界】

我們的飛船任務(wù)還在繼續(xù)，隨著這些物質(zhì)墜入超大質(zhì)量黑洞，我們朝著視界前進(jìn)。這個(gè)視界可以說(shuō)是已知和未知宇宙的邊界，在那里物理定律不再適用。

我們的飛船穿過(guò)了吸積盤，前方是絕對(duì)黑暗的超大質(zhì)量黑洞M87星。根據(jù)黑洞理論，這里是我們終結(jié)的地方，會(huì)被引力撕成碎片。

我們?cè)诳苹眯≌f(shuō)和影視作品中有很多關(guān)于如果你掉進(jìn)黑洞后會(huì)發(fā)生什么的精彩畫面。一個(gè)引起廣泛關(guān)注的觀點(diǎn)是，當(dāng)你墜入黑洞時(shí)你會(huì)被意大利面化。

而事實(shí)上，在黑洞的視界處是否會(huì)變成“意大利面”，答案取決于黑洞的質(zhì)量和體積比。一個(gè)具有14個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的恒星質(zhì)量黑洞，直徑只有42公里，大約只有俄克拉荷馬城那么大。當(dāng)你接近這樣的黑洞時(shí)，引力和潮汐力的急劇增加。對(duì)于一個(gè)小黑洞來(lái)說(shuō)，引力的強(qiáng)度會(huì)隨著距離的變化而迅速變化，你的腳可能會(huì)被拉得比你的頭還長(zhǎng)一百萬(wàn)倍!

但對(duì)于超大質(zhì)量黑洞來(lái)說(shuō)，這不會(huì)發(fā)生。恒星質(zhì)量黑洞的質(zhì)量集中在一個(gè)小區(qū)域，而超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量擴(kuò)散范圍要大得多，其覆蓋面積要大10億倍。

所以當(dāng)你靠近它時(shí)，它的引力會(huì)緩慢增加，這意味著接近超大質(zhì)量黑洞的感覺(jué)更像是走下斜坡，而不是從懸崖上跳下來(lái)，所以它不會(huì)把你撕成碎片。

黑洞的名聲不太好，但這個(gè)壞名聲肯定是屬于恒星質(zhì)量的黑洞，它們才是把東西撕成碎片的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

超大質(zhì)量黑洞的好處是，這些所謂的潮汐力要弱得多，所以實(shí)際上我們可以安全接近M87星。一旦到了那里，我們就會(huì)看到令人驚嘆的景象，超大質(zhì)量黑洞會(huì)使它周圍的光發(fā)生扭曲。

距離黑洞較遠(yuǎn)的地方，這種扭曲并不強(qiáng)烈，但越靠近黑洞，光的路徑扭曲得越嚴(yán)重，黑洞周圍的星光就會(huì)變得非常怪異。它們被拉伸成——環(huán)和弧。我們甚至可以看到超大質(zhì)量黑洞背后隱藏的東西。

因?yàn)楣庠诤诙粗車鷱澢?，黑洞甚至可以彎曲光線，讓光線從我們的臉上穿過(guò)然后從另一邊反射回來(lái)。所以，原則上，我們可以在剃須的時(shí)候用一個(gè)黑洞作為鏡子。

要真正了解黑洞周圍發(fā)生了什么，我們就需要了解引力，而要了解引力，就需要了解時(shí)空。時(shí)空將整個(gè)宇宙捆綁在一起。

如果我們戴上特殊的時(shí)空眼鏡，就能看到在時(shí)空網(wǎng)格中漂浮的恒星、行星和星系。這些物體都有質(zhì)量，質(zhì)量會(huì)彎曲和扭曲時(shí)空。這種由有質(zhì)量的物體造成的時(shí)空網(wǎng)的扭曲叫做引力，你的質(zhì)量越大，你的引力就越大，你彎曲和拉伸時(shí)空的程度就越大。

M87星巨大的引力扭曲了空間，迫使光沿著曲線傳播。但是它對(duì)等式的另一邊——“時(shí)間”有什么影響呢?

愛(ài)因斯坦意識(shí)到，在黑洞附近的時(shí)間實(shí)際上比在地球上的時(shí)間要慢的多。這個(gè)過(guò)程叫做引力時(shí)間膨脹，從遠(yuǎn)處看，我們的飛船好像在做慢動(dòng)作。而在飛船的乘客則會(huì)感覺(jué)到時(shí)間正常地進(jìn)行下去，如果看手表，秒針會(huì)像往常一樣繞著表盤轉(zhuǎn)。但對(duì)于一個(gè)外部觀察者來(lái)說(shuō)，在你的手表上顯示的一分鐘可能需要數(shù)百萬(wàn)甚至數(shù)十億年的時(shí)間。

所以，璣在我們的飛船到達(dá)了一個(gè)重要的里程碑，再往前走，我們就回不去了。此時(shí)我們的飛船有兩個(gè)選擇，要么逃到安全的地方，要么掉進(jìn)黑洞。

我們把探測(cè)器分離出去，讓它獨(dú)自接近黑洞。你可以把視界想象成黑洞的表面，但這會(huì)引起一點(diǎn)誤解。實(shí)際上那里什么都沒(méi)有，這只是離中心有一定距離的地方。在這里的逃逸速度是光速。因?yàn)闆](méi)有什么能比光速更快，所以沒(méi)有什么能逃離黑洞。

可以把視界想象成瀑布，如果你是瀑布上水流中的一條魚(yú)，你可以游到靠近邊緣的地方，仍然可以逃脫，但如果你游得太遠(yuǎn)，你就到了無(wú)法回頭的地步，你就越過(guò)去了。

沒(méi)有什么可以改變，光、物質(zhì)、牛、大象，等等，只要穿過(guò)視界就永遠(yuǎn)不會(huì)回來(lái)，這是一張單程票。

然而，在飛船上，我們并沒(méi)有看到探測(cè)器進(jìn)入超大質(zhì)量黑洞，相反，從我們的角度來(lái)看，探測(cè)器只是變得越來(lái)越慢，越來(lái)越慢。在M87星巨大的引力作用下，探測(cè)器的時(shí)間似乎停止了。探頭似乎被粘住了，粘在表面上。

但這只是我們的視角，實(shí)際上，探測(cè)器已經(jīng)越過(guò)了視界，進(jìn)入了黑洞內(nèi)部。

【矛盾的兩大理論】

解釋宇宙如何運(yùn)行，有兩個(gè)主要理論：廣義相對(duì)論和量子力學(xué)。

廣義相對(duì)論說(shuō)，探測(cè)器進(jìn)入了黑洞，但量子力學(xué)提出了一些主要的障礙。根據(jù)量子力學(xué)的一些觀點(diǎn)，可能存在一種叫做“防火墻”的東西。一堵量子能量的墻阻止物質(zhì)實(shí)際上穿過(guò)視界。任何試圖跨越事件視界的事物會(huì)發(fā)生什么，這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)挑戰(zhàn)了一些最偉大的物理學(xué)家。

我們的探測(cè)器會(huì)進(jìn)入超大質(zhì)量黑洞嗎，還是會(huì)被一堵防火墻燒成碎片?

解釋宇宙如何運(yùn)行的兩大理論對(duì)于接下來(lái)會(huì)發(fā)生什么并不一致。一種說(shuō)法是探測(cè)器毫發(fā)無(wú)損地穿過(guò)，另一種理論認(rèn)為這是不可能的。

這是一個(gè)非常有趣的謎題，那就是廣義相對(duì)論和量子力學(xué)的交匯處，它被稱為黑洞信息悖論。

在物理學(xué)中，我們面臨的是一種非常分裂的局面。有兩種理論，但它們合不來(lái)。

愛(ài)因斯坦的引力理論解釋了所有的宏觀問(wèn)題，量子場(chǎng)論解釋了所有的微觀問(wèn)題。

所以哪一個(gè)是對(duì)的，哪一個(gè)是錯(cuò)的?目前還是一個(gè)謎。

廣義相對(duì)論說(shuō)，進(jìn)入黑洞，所有的信息全都沒(méi)有了。而量子力學(xué)認(rèn)為，所有信息都在量子力學(xué)的層面上。你可以想象一個(gè)帶電荷的粒子，粒子有自旋，角動(dòng)量，據(jù)我們所知，這些信息是不能被破壞的。

想象一下燒掉一本書(shū)，文字就是信息，隨著每一頁(yè)的燃燒，文字就會(huì)消失。但真的消失了嗎?

并不是完全消失，如果你能追蹤每一個(gè)正在發(fā)生的事情，追蹤每一個(gè)煙霧顆粒，把它們重新組合起來(lái)，原則上，這些信息仍然存在。

因?yàn)樾畔⒉粫?huì)被破壞，所以探測(cè)器的信息，即使被破壞，也應(yīng)該在超大質(zhì)量的黑洞中。

如果落入黑洞的信息只是被鎖在黑洞里，那就好，這并不違反任何物理規(guī)律，但是史蒂芬·霍金在他的理論中給這項(xiàng)工作帶來(lái)了麻煩。

他認(rèn)為，隨著時(shí)間的推移，黑洞會(huì)蒸發(fā)，一個(gè)粒子一個(gè)粒子地慢慢縮小，釋放出被稱為霍金輻射的熱量。

霍金輻射本身并不攜帶任何信息，而霍金輻射最終會(huì)摧毀一個(gè)黑洞。最終，黑洞蒸發(fā)并消失，隨著黑洞的消失，有關(guān)探測(cè)器的信息也隨之消失。這對(duì)量子力學(xué)來(lái)說(shuō)是個(gè)大問(wèn)題。

即使量子物理學(xué)認(rèn)為黑洞不能摧毀信息，但它真的能摧毀信息嗎?那么量子力學(xué)的基礎(chǔ)是錯(cuò)的嗎?這就是量子信息悖論。

為了防止這種不可能的情況發(fā)生，科學(xué)家們想出了一個(gè)變通辦法可以阻止探測(cè)器的信息進(jìn)入黑洞，那就是“防火墻”。

量子力學(xué)說(shuō)，有一種量子模糊，它會(huì)讓你一旦進(jìn)去就被不可思議的高溫?zé)馈Ｈ绻阑饓Π烟綔y(cè)器燒成灰燼，那么它的信息就會(huì)留在飛船的灰燼里，就像那本燃燒的書(shū)里寫的字那樣。

那么哪種理論是正確的呢?探測(cè)器是否能安全進(jìn)入黑洞?還是探測(cè)器燒毀了?

這個(gè)問(wèn)題至今無(wú)解。為了找到答案，科學(xué)家們想出了一些瘋狂的想法，一種叫做量子糾纏。它表明探測(cè)器既在黑洞內(nèi)部，也在黑洞外部。它的信息由不斷出現(xiàn)在視界兩側(cè)的粒子攜帶。

史蒂芬·霍金也提出了一個(gè)解決方案，雖然他最初的想法是黑洞通過(guò)熱量失去信息，但后來(lái)他認(rèn)為黑洞有柔軟的毛發(fā)。

傳統(tǒng)的黑洞科學(xué)認(rèn)為黑洞是光禿禿的，即它們除了質(zhì)量電荷和自旋之外，沒(méi)有任何特征，你可以從外面測(cè)量它們。

霍金最新的理論認(rèn)為，黑洞的毛發(fā)是由幽靈般的量子粒子構(gòu)成的。而量子粒子可以存儲(chǔ)信息，正在蒸發(fā)的黑洞的熱輻射將這些信息帶離視界。

如果霍金是對(duì)的，那么探測(cè)器的信息最終將會(huì)逃逸到宇宙中。黑洞毛發(fā)的概念可以解決黑洞信息悖論。但我們真的不知道黑洞是有毛發(fā)的還是禿頂?shù)摹?/p>

在我們能夠就事件視界統(tǒng)一量子力學(xué)和廣義相對(duì)論之前，信息悖論對(duì)物理學(xué)家來(lái)說(shuō)仍然是一個(gè)問(wèn)題。這是物理學(xué)中最令人尷尬的問(wèn)題之一，至今仍未解決。

【M87星的核心】

現(xiàn)在讓我們假設(shè)，我們避開(kāi)了信息悖論，探測(cè)器穿過(guò)視界，飛向宇宙中最激烈的地方之一——M87星的核心。

這叫做奇點(diǎn)，沒(méi)有規(guī)則可循，什么都說(shuō)不通，什么都逃不掉。我們的探測(cè)器已經(jīng)越過(guò)了視界，它正在前往超大質(zhì)量黑洞M87星中心的單程旅程中。

探測(cè)器離開(kāi)了科學(xué)家們了解的物理世界，進(jìn)入了科學(xué)家們不了解的物理世界。

這個(gè)探測(cè)器現(xiàn)在的移動(dòng)速度比光快，或者說(shuō)被空間本身攜帶的速度比光快。一旦你穿過(guò)黑洞的視界，你的未來(lái)就取決于黑洞中心的奇點(diǎn)……不可回避的事實(shí)是你最終會(huì)加入奇點(diǎn)。

黑洞內(nèi)部的空間就像一個(gè)三維旋轉(zhuǎn)漩渦，里面的空間總是在移動(dòng)，這簡(jiǎn)直是旋轉(zhuǎn)木馬之旅的噩夢(mèng)版。旋轉(zhuǎn)的探測(cè)器向下飛馳直到它撞到黑洞中一個(gè)更奇怪的區(qū)域——內(nèi)部視界。

當(dāng)你認(rèn)為防火墻很糟糕，但這與內(nèi)部視界相比微不足道。理論物理學(xué)家安德魯·漢密爾頓認(rèn)為所有落入黑洞的光和物質(zhì)都會(huì)在這個(gè)位置發(fā)生巨大的碰撞。

內(nèi)部視界將是無(wú)限猛烈的，因?yàn)樗拖駜蓚€(gè)宇宙的交匯點(diǎn)。這個(gè)匯合點(diǎn)就像水落在瀑布底部的巖石上，拍打成水花。

在超大質(zhì)量黑洞內(nèi)部，空間急速進(jìn)入并撞向內(nèi)部視界的反彈空間。這將是一個(gè)充滿無(wú)限能量的地方，它是墜入黑洞的物質(zhì)與流出的物質(zhì)相遇的地方。

所有落入M87星的物體都會(huì)在巨大的能量釋放中碰撞在一起。這些能量總得有個(gè)去處，有可能這個(gè)內(nèi)部視界的能量非常巨大，以至于全新的宇宙可能會(huì)在這個(gè)空間誕生。

在內(nèi)部視界，產(chǎn)生的能量可以壓縮成一個(gè)小點(diǎn)，它會(huì)突然點(diǎn)燃。

我們知道，很久以前，我們所在的宇宙非常小，非常熱，非常稠密，它有可能是在一個(gè)旋轉(zhuǎn)黑洞的內(nèi)部視界中誕生的。這是一個(gè)非常誘人也是非常假設(shè)的想法。

但如果它是正確的，它會(huì)讓我們深入了解宇宙本身的起源。但現(xiàn)在我們即沒(méi)有強(qiáng)有力的證據(jù)證明黑洞創(chuàng)造了新生的宇宙，也沒(méi)有強(qiáng)有力的證據(jù)證明黑洞不能創(chuàng)造新生宇宙。

所以，如果探測(cè)器能在內(nèi)部視界幸存下來(lái)，它就會(huì)朝著宇宙中最奇怪的地方前進(jìn)，那就是超大質(zhì)量黑洞的核心——奇點(diǎn)。

隨著探測(cè)器越來(lái)越接近奇異點(diǎn)，探測(cè)器離已知的物理世界的距離也越來(lái)越遠(yuǎn)?？茖W(xué)家們不知道探測(cè)器到達(dá)奇點(diǎn)時(shí)會(huì)遇到什么，也不知道它會(huì)發(fā)現(xiàn)什么，更不知道它會(huì)經(jīng)歷什么。

科學(xué)家們不知道的還有很多，比如奇點(diǎn)到底是什么?這真的是個(gè)很難回答的問(wèn)題。

傳統(tǒng)科學(xué)認(rèn)為它是一個(gè)無(wú)窮小的點(diǎn)，但M87星的情況并非如此。

有趣的是，如果黑洞在旋轉(zhuǎn)奇點(diǎn)就不是一個(gè)點(diǎn)，而是一個(gè)環(huán)。物理學(xué)說(shuō)奇點(diǎn)的密度是無(wú)限的，是一個(gè)空間和時(shí)間的點(diǎn)——物質(zhì)盡可能地坍縮，它的密度是無(wú)窮大的，體積是“零”。

對(duì)許多科學(xué)家來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)大問(wèn)題。在自然界中，我們還能在哪里找到無(wú)窮大?

一個(gè)有無(wú)限密度和無(wú)限小體積的區(qū)域，基本上是零體積!這怎么可能存在?科學(xué)家們現(xiàn)在無(wú)法確定是否真的存在這樣的奇點(diǎn)。

在那個(gè)點(diǎn)，也許探測(cè)器解體，并和數(shù)十億年來(lái)M87星所消耗的物質(zhì)結(jié)合在一起，被壓縮到極點(diǎn)，不再是原子，而是能量的海洋。被吸收成一個(gè)零體積，無(wú)限密度的環(huán)。

或者還有另一種可能，也許奇點(diǎn)根本不會(huì)摧毀探測(cè)器，也許探測(cè)器會(huì)徑直穿過(guò)而進(jìn)入另一個(gè)宇宙。我們前往M87星中心的旅程是一次瘋狂的旅程。我們穿過(guò)視界，墜入奇點(diǎn)，而奇點(diǎn)可能不是探測(cè)器旅程的終點(diǎn)，探測(cè)器會(huì)穿過(guò)奇點(diǎn)進(jìn)入一個(gè)新的宇宙。

探測(cè)器可能還有另一種選擇。在我們的宇宙中，有黑洞，如果你進(jìn)入黑洞，你就無(wú)法逃脫。理論上也有可能存在白洞，就是你進(jìn)不去，只能逃離的物體。

白洞基本上就是向后運(yùn)動(dòng)的黑洞。一些物理學(xué)家推測(cè)，白洞可能與黑洞的奇點(diǎn)有關(guān)。由一種叫做蟲(chóng)洞的東西把這兩者連接在一起。

從理論上講，這聽(tīng)起來(lái)是一個(gè)讓探測(cè)器逃脫死亡的好方法。蟲(chóng)洞是這兩者之間的時(shí)空橋梁。在數(shù)學(xué)中很容易創(chuàng)造出這個(gè)橋梁，但在現(xiàn)實(shí)生活中可能不存在。而且?guī)缀蹩隙ㄔ谖覀冋麄€(gè)文明中，永遠(yuǎn)都不會(huì)知道它是否存在。

因?yàn)樵诤诙春桶锥粗g搭建橋梁會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題。首先，我們不確定如何建造它們，其次，它們可能是不穩(wěn)定的，會(huì)立即坍塌，除非你發(fā)明一些新的，奇怪的物質(zhì)可以支持這個(gè)理論。

如果M87星確實(shí)有一個(gè)穩(wěn)定的蟲(chóng)洞連接到它的奇點(diǎn)上，那我們的探測(cè)器會(huì)在哪里結(jié)束嗎?

這個(gè)探測(cè)器的旅程可能不會(huì)在奇點(diǎn)處結(jié)束，它所攜帶的所有信息可能會(huì)存儲(chǔ)在我們宇宙的某個(gè)遙遠(yuǎn)角落。或許是在另一個(gè)宇宙有一個(gè)幾十年前聽(tīng)起來(lái)像科幻小說(shuō)的想法，現(xiàn)在被認(rèn)為是潛在的現(xiàn)實(shí)：那就是平行宇宙的想法。

如果平行宇宙存在，那么一些人猜測(cè)黑洞可能是通往平行宇宙的通道。如果存在平行宇宙，誰(shuí)知道我們的探測(cè)器最終會(huì)進(jìn)入哪個(gè)宇宙?這個(gè)宇宙可能和我們的宇宙一樣，也可能完全不同。我們永遠(yuǎn)也不會(huì)知道。

超大質(zhì)量黑洞是宇宙中最奇特、最迷人的物體之一。自從一個(gè)世紀(jì)前愛(ài)因斯坦的相對(duì)論預(yù)言了黑洞以來(lái)，科學(xué)家們一直在試圖了解黑洞是如何工作的。

M87星的照片證實(shí)了許多理論，但關(guān)于這些非凡天體的誕生生長(zhǎng)和死亡，還有很多東西需要了解。甚至還有更多讓科學(xué)家們著迷的東西，這是終極的未知，這是人類知識(shí)的前沿，科學(xué)們還有多好的路要走。