黑洞是如何产生的(黑洞是用什么造成的)
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当然不是大黑洞。就一点点。它不但不能吞噬我们,甚至可以成为火箭的引擎。
“真是个馊主意!”你心里想。因为你一定听说过黑洞的质量大到连光都逃不过它的引力。一旦我们在实验室制造了一个黑洞,它不会吞没赋予它生命的邪恶机器,连同疯狂的科学家和我们的星球吗?当然不是。“宇宙吸尘器”的骂名根本不应该戴在黑洞的头上。其实制造一两个黑洞可能挺好玩的!
理论上,黑洞可以通过“仅仅”压缩任何质量的物质而产生,例如一颗大理石,或者整个月亮。困难的.哦,再加把劲!目标是让组成物质的粒子之间靠得非常近,这样它们相互施加的引力就会变得非常大,只有超越光速才能摆脱束缚!这只能通过将初始质量压入德国物理学家卡尔史瓦西预言的“史瓦西半径”来实现。比如弹珠的史瓦西半径只有光子的十亿分之一,而压缩成史瓦西半径的月球只有一粒沙子的大小。根据爱因斯坦的理论,不可能超过光速,所以进入史瓦西半径的粒子是完全被捕获的:一旦越过这个门槛,它们就要继续前进。所以,即使此时完全停止,按理说,质量会继续坍缩,直到凝聚成体积为零、密度无穷大的一点。你不觉得很神秘吗?没错。事实上,物理学家并不确定这种极端的压缩过程能够发生。但在这之后,情况就不重要了,因为在缩小到史瓦西半径之后,这团物质已经完全与外界隔绝了。
不可逆的边界
一个单向边界出现了:只要包括光在内的所有物质进入这个边界,就没有回头路。或者说,被你压缩的物质已经被黑暗的罩子包裹住了。在德语中,“暗盖”被称为史瓦西。太巧了!物理学家也将这条线简称为“视界”。黑洞形成了!
在事件视界附近会发生一系列疯狂的事情。根据爱因斯坦的理论,重力可以延迟时间。比如在地球上,你的手表相对于不受任何重力影响的手表,每天累计延迟46微秒。而在活动视界附近,引力如此之大,时间几乎完全停止了!当然,在那里行走就像在悬崖边上玩捉迷藏一样危险。走错一步,就会被重力拉成细长的面条,“滑”一下,被吸进黑洞。
然后和视界保持距离,就不会有问题了。即使月球变成了黑洞(见下图),我们也不用担心地球被吸进去。只是月亮再也看不到了。但是,它的质量还在,月球引力引起的潮汐,连同其他一切现象,都会照常。
把黑洞放进火箭里!
把月亮压缩成一粒沙子,显然是不可能完成的任务。我们可以更实际一点,用激光制造自己的黑洞。著名的E=mc2(还是按照爱因斯坦的理论)告诉我们,质量和能量是等价的。也就是说,物质无非是“凝聚”的能量,反过来,能量也是可以“称重”的。然而,与物质粒子不同,纯能量粒子,如光子,可以同时出现在一个点上。事实上,光子可以像幽灵一样互相穿透。正因为如此,当两束光相交时,我们不会看到它们像重叠的喷泉一样分散在各处。
理论上,只要把超级激光汇聚到一点,也就是把足够多的光子挤到一个微小的空间里,就可以制造出一个黑洞.好吧,但是实际操作起来有点困难:我们需要极高能量的光子,比如核爆炸产生的伽马射线。然而,直到今天,还没有人能够制造出能够激发“这个小怪物”的激光发射器。但是未来可能会实现!那时,我们可以建造几十万吨重的黑洞.
在这里干吗?这涉及到一位著名的英国物理学家斯蒂芬霍金。他认为黑洞实际上并不是黑色的,它们的温度与质量成反比,它们也像“白炽体”一样发光。不断释放能量,它们会变得越来越轻(因为质量和能量的转化),以至于变得越来越热,越来越亮,直到在最后的光中蒸发。因此,我们也可以把黑洞想象成一种极其缓慢的爆炸。在这个过程中,黑洞将其所有质量转化为光和热。爆炸产生的闪光只需要很长时间就能被观测到:由于引力的作用,黑洞附近的时间延迟效应尤为显著。而慢爆,或者说“可控爆”,恰恰是动力装置或发动机运转的基础!
假设我们制造一个50万吨的迷你黑洞(它的体积不会超过一个质子的千分之一),那么它将是一个无比闪亮的蓝白色光点,可以在300万亿摄氏度的高温下燃烧一年以上。把它放在凹面镜前——就像汽车大灯和手电筒一样,我们得到一个光子流发射器,它的反作用力足以推进一艘宇宙飞船!要知道,当你打开手电筒的时候,你的手臂确实承受了一个反作用力,但是你感觉不到,因为它真的微不足道。在“大手电筒”的帮助下,黑洞发动机的推力可达12.25亿牛顿,约为“阿丽亚娜”火箭的100倍。如果这样的黑洞发动机持续工作一年,飞船的速度会变得非常惊人。我们不需要几年,只需要几天,就可以到达宇宙岛的任何一个星球。
只有一个小问题,它不能刹车:这个发动机关不了!事实上,只有当黑洞完全蒸发时,它才会停止。那时,宇宙飞船已经到达宇宙岛的远郊,比冥王星远四倍。换句话说,前不着村后不着店,后不着店。所以,最后的建议:如果你想造黑洞引擎,先想办法把它停下来!
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