物理學家認為只有一種方法可以讓人類安全地進入黑洞


想解開黑洞的謎團,人類應該冒險前往黑洞,但是這裡有一個很大的問題,進入黑洞的人,無法向整個宇宙的任何人報告其研究成果。雖然我們距離任何一個黑洞都非常遙遠,但是黑洞可以說是我們宇宙中數量最多的天體之一,黑洞似乎是宇宙自大爆炸以來到現在的演化過程中必不可少的組成部分,就連現在的銀河系中心,也仍有一個約四百萬倍太陽質量的超大黑洞。

黑洞在宇宙中有大有小,有的也有帶電,如同電子或質子一樣,甚至有的會旋轉,但主要分成兩大類型:第一種是恆星級黑洞,具備與太陽質量相似的黑洞,另一種則是星系級的超大質量黑洞,其質量是太陽的數十萬倍甚至數十億倍不等,不僅僅是質量參差,它們之間的區別還在於其中心到它們的事件視界(event horizon)邊緣的長度,又稱為徑向距離或史瓦西半徑(Schwarzschild radius)。

黑洞的事件視界是一個不可回頭的點,任何進入這一點以內的東西都會被黑洞吞噬,永遠消失在我們已知的宇宙中,在視界內,黑洞的重力非常強大,以致於任何機械力都無法克服或抵消它,即使是光,我們宇宙中移動最快的東西,也無法逃脫黑洞的魔爪,因此才有了「黑洞」這個術語。

視界的半徑取決於黑洞的質量,這是進入黑洞的人能否倖存的關鍵,對於一個質量與太陽相同的黑洞,其史瓦西半徑約等於三公里;相較之下,銀河系中心的超大質量黑洞,其史瓦西半徑約為一千一百七十萬公里。如果一個人掉進了恆星級的黑洞,由於與黑洞中心的重力源相當接近,一個人的頭和腳之間的重力會有一兆倍以上的差異,這麼強大的重力差會使這個人被拉伸成細長條狀,也就是俗稱的麵條化。若該人掉入的是超大質量黑洞,則因為它距離其重力源仍然非常遠,這意味著頭與腳之間的重力差幾乎為零,此時人就能不受影響地進入視界邊緣,但是相對的也永遠出不來。

我們在宇宙中觀察到的大多數黑洞都由非常熾熱的吸積盤包圍著,這些吸積盤中的物質大多是由氣體和星際塵埃或恆星、行星等離視界太近而落入的物質所組成,這種狀況肯定不適合進入。

一個科學家若想要進入黑洞研究是可能的,要想安全地進入黑洞,你需要找到一個完全孤立的超大質量黑洞,而且不以周圍物質為食糧,另外還必須記住,落入視界的人將無法對外界發送任何關於他發現的訊息,他們的旅程和發現將永遠消失在整個宇宙中,也許他們會享受冒險,並存在於另一個世界中。

【圖:Leo Rodriguez / Shanshan Rodriguez / CC BY-ND;文:節錄自台北市立天文科學教育館網頁】

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