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黑洞:比時空更遙遠的地方(20190415 明鏡週刊)

邱慕天 2019/04/15 11:52 點閱 6070 次

Am Ende von Raum und Zeit
黑洞:比時空更遙遠的地方

湯馬斯•克里奇鮑姆並不相信螢幕所見。圓形,黑色,周圍是一個模糊的閃亮花環:跟他事先的預期太接近了,以致於他感到不真實。這位德國電射天文學家過去數個月都在分析這個光圈圖像的細節,到最後下個結論:這是一張真實的黑洞圖像,並將連同其他三張畫面一同在世人面前發表。

廣義相對論

為了捕捉到這個室女星群中代號M87星系中心的巨大黑洞,「事件視界望遠鏡」團隊結合了全球八座大型無線電望遠鏡,以超精准的原子鐘同步而組成一張相當於地球切面大小的觀測網,對準太空中沙粒大的一個點拍攝。2017年4月拍下的海量照片,經過兩年超級組合的運算後,質量為太陽65億倍的黑洞真面目在我們眼前出現,證實了廣義相對論的數學計算。

自然界的物質中,質量與體積大多時候存在著一定對應關係,但黑洞卻將天文數字級的質量集中在望之小過一顆橘子的空間中。從黑洞裡,科學家盼望得到宏觀和微觀物理律的解答靈感。今日,我們知道黑洞是對周遭物質施加超大引力的一個「點狀星」,由於重力太大它能夠吸附穿越其附近的光線。這個光線進入後無法逃出的範圍被稱做黑洞的「事件視界」,看去是一片黑。

黑洞中的寂靜永恆

不僅如此,由於時間隨空間扭曲,欲靠近黑洞鐘擺愈慢;巨大黑洞的中心彷彿靜寂永恆。過去科學家觀測恆星的運動軌跡,猜想,每個星系中心可能都存在一個(或一對)大型黑洞;正因為有黑洞的引力「羈絆」住恆星,這些緩慢繞行的恆星彼此作伴形成星系、而不致成為「太空孤兒」。換句話說,星系的存在與黑洞有很大的關係。

在銀河系這樣的成熟島嶼上,黑洞通常是「歇停」著的。但在衰老或新興的星系中,黑洞則激烈地在吞吃恆星,或是阻礙恆星生成。例如這次觀測到的M87 ,由於發射出太多的噴流,使得星系中的氣體雲無法再聚合為新生星體。如此不再造星、既有恆星也在衰老死亡中。

模擬告訴我們,40億年後與仙女座星系暴力碰撞是銀河系的最終命運。然而,20億年後大麥哲倫雲將撞上銀河系,也會喚醒離我們2萬6千光年的人馬座A*黑洞。屆時,太陽系與地球的軌道位置便恐怕不再能以合適溫度支援生物生存了。

「黑洞的共同理論的構建最初類似於巴別塔。」《明鏡週刊》指出,哲學家、數學家、天文學家屬於不同的文化,各自擁有不同的價值觀與思考範式。自提出100年後我們探索、驗證並看見它;黑洞讓我們確知自己對宇宙無知。在這個「奇點」的位置同時存在的是「量子理論」和「相對論」這兩個互斥學說的DNA;那是一個比時空都更遙遠的地方,人的盡頭、神的起頭。

https://www.spiegel.de/plus/was-uns-schwarze-loecher-ueber-die-geheimnisse-des-universums-verraten-a-00000000-0002-0001-0000-000163403896


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