第12部分(1 / 4)

小說:黑洞 作者:蒂帆

υ誆煌��Τ≈校┑墓鄄庹呃此凳遣煌�摹O嘍雜誆徊斡胱雜上侶淶囊T豆鄄庹擼��μ�踔械暮閾潛礱媸竊詡鈾伲�謔怯煞旁諍閾潛礱嫻鬧鈾�慷鵲奶�醯腦�保�陀胗梢恢輝洞Χ懶⒌鬧恿慷鵲奶�醯謀砉凼奔浯蟛幌嗤�:閾竊謔吠呶靼刖兌韻碌氖賬醯�欠⑸�謨邢薜腦�蹦冢�炊雜ψ盼尷蕹さ謀硐質奔洹T洞Φ奶煳難Ъ醫�澇恫荒芸吹膠詼吹男緯桑�膊荒芸吹狡淠謐�

由訊號接收間隔的延長所顯示的表現時間凍結,也由離開恆星的輻射表觀頻率的減小表現出來,因為頻率就是光在每秒鐘振盪的次數(這也是一種愛因斯坦效應,已在第3章中談到)。如果輻射的表現頻率減小,其波長就會增大,也就是表現為紅移,因為波長最大的可見光是紅色的(見表1)。遠處的天文學家將看到不僅是坍縮排行得越來越慢,而且發出的輻射越來越紅,越來越闇弱。

圖28足時間凍結的一個更別緻的描繪。一隻飛船受命去探索一個黑洞的內部——當然最好是一個大黑洞,因而飛船不至於太快地就被潮汐力摧毀。就在飛船一去不復返地穿過視界的時刻,指揮員向全人類致以莊嚴的敬禮,他的告別由電磁傳給遙遠地球上的觀眾。

影片A是按宇航員原時的相等間隔拍攝的系列影象,這是飛船上的同事們看到的情景。按照飛船上的鐘,指揮員的敬禮在第135600秋時開始,在第135720秒時結束。穿越視界是在敬禮過程之中,沒有任何特別現象發生,在飛船上的探險家看來,黑洞的邊界沒有任何神奇之處。

影片B是遙遠觀眾在螢幕上接收到的系列影象,按表觀時間的等間隔順序排列。開始時它與影片A是一樣的,但隨著飛船向視界趨近,它越來越慢下來。遠處的觀眾接連收到幾乎同樣的影象,宇航員超過視界時的姿勢似乎被永遠凍結住了。由於頻率的移動和強度的減弱,事實上影象會很快變得弱到看不見,觀眾對飛船在黑洞內的航行是一無所知的。飛船正好越過視界時的影象能夠傳到遠處,而所有後繼的影象都不可能從黑洞中傳出,而是落向奇點。

時間凍結是黑洞的一個引人注目的特徵,以至於凍結星這個詞曾被用來(首先是由俄國天體物理學家)稱呼黑洞。這個詞最後還是被放棄了,因為它畢竟只是反映了黑洞物理的一個較次要的方面。如果外部觀測者要到無限遠的將來才能看到視界,那麼也就根本談不上對黑洞內部的探索了,而廣義相對論使我們能夠探索黑洞內部(不必擔心潮汐力)。

顛倒的世界

進入此間者,萬念皆拋棄。

——T(Dame)《地獄篇》

其他緻密星如白矮星和中子星,引力坍縮已經被物質的內部阻抗所制止,並且有一個固體表面。黑洞與它們不同,一旦史瓦西半徑已被越過,視界已經形成,就沒有任何力量能夠阻擋坍縮。所以,黑洞內部是空空蕩蕩的,只是在中心有一個奇點(當然,這種推斷也許過於簡單,它忽略了黑洞內部物質的動力學行為,第19章將對此作進一步的考察)。

對於那些已經覺得難以接受黑洞的極高平均密度的人說,更糟的是,理論上黑洞的所有質量都集中在一個數學體積為零的中心奇點上。在探討這個現代物理學尚未解決的中心奇點問題之前,先來看看其鄰近區域的情況。

因為時空在坍縮,所以這個區域是運動著的,也就是說,在黑洞內部保持靜止足不可能的,如圖27所示。要在這個區域保持靜止,就必須有超過光速的速度(距離r不變的世界線與時間軸平行,在黑洞內部該線處於光錐之外),但是相對論禁止任何比光速更快的運動,這條定律在黑洞內部同在其外部一樣適用。在觀界以內唯一允許的軌道,即限制在光錐內部的軌道,是不可挽回地向中心奇點集中。

可以把黑洞比作一個“顛倒的世界”,這種說法可能會令人迷惑,但請注意廠面的比擬。在黑洞的外部區域,例如我們所居住的時空區域,在三維空間中任何方向上的運動都是可能的,無論是前進或後退,向左或向右,朝上或朝下;但是,時間只朝一個方向流動,即從過去到將來,這足一個“指向”座標,沿著它的流動就被稱為因果律(見“光使時空聯姻”一節)。而在黑洞內部,角色顛倒過來了,用於描述與黑洞中心距離的座標(由視界處的ZM到奇點處的零)變成了指向座標,而時間座標卻變成像黑洞外部的空間座標那樣。在黑洞內,空間變得不可逆轉,即所有物質都被迫只能縮短空間座標,正如在黑洞外所有事件都必然朝時間增長的方向進行一樣。

然而,必須小心地認

本站所有小說均來源於會員自主上傳,如侵犯你的權益請聯絡我們,我們會盡快刪除。
上一章 報錯 目錄 下一頁
本站所有小說為轉載作品,所有章節均由網友上傳,轉載至本站只是為了宣傳本書讓更多讀者欣賞。
Copyright © 2024 https://www.kanshuwo.tw All Rights Reserved