黑洞是時(shí)光機(jī)，然而存在隱患。

這個(gè)視頻可視化模擬了黑洞的外觀(guān)，被黑洞引力俘獲的物質(zhì)聚集成薄而熱的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為吸積盤(pán)。黑洞極強(qiáng)的引力會(huì)扭曲吸積盤(pán)中不同區(qū)域發(fā)出的光，因此外觀(guān)產(chǎn)生了變形。這里描述的黑洞能夠作為時(shí)光機(jī)，既可以回到過(guò)去，也可以前往未來(lái)……但存在隱患。

圖片來(lái)自宇航局戈達(dá)德太空飛行中心/杰里米·施尼特曼。

薩姆·巴倫，澳大利亞天主教大學(xué)

黑洞可以說(shuō)是天然的時(shí)光機(jī)，我們可以利用它們?nèi)ネ^(guò)去或未來(lái)。不過(guò)，短期內(nèi)不要指望我們能穿越回去觀(guān)賞恐龍。目前，我們還沒(méi)有制造出能夠靠近黑洞的航天器。然而，即便撇開(kāi)這個(gè)小細(xì)節(jié)不談，試圖利用黑洞回到過(guò)去可能會(huì)變成你人生中的最后一件事。

黑洞是什么？

黑洞質(zhì)量極大，通常是垂死恒星坍縮形成的。與行星、恒星一樣，黑洞周?chē)灿幸?chǎng)。引力場(chǎng)是我們能夠“粘”在地球上的原因，也是地球圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的原因。

按照經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，一個(gè)物體的質(zhì)量越大，其引力場(chǎng)就越強(qiáng)。正是地球的引力場(chǎng)讓我們極難進(jìn)入太空。所以我們建造火箭：只有借助極快的速度，才能突破地球的引力。而黑洞的引力場(chǎng)極其強(qiáng)大，就連光也無(wú)法逃脫。這可能讓人難以置信，光速可是現(xiàn)在科學(xué)界已知的最快速度！

順便一提，這就是為什么黑洞是“黑”色的：我們不能像在黑暗中用手電筒照亮樹(shù)木那樣照亮黑洞。

空間的延展

愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論告訴我們：物質(zhì)和能量對(duì)宇宙有一種特殊的影響，它們能夠彎曲、拉伸空間。物體的質(zhì)量越大，它對(duì)其周?chē)臻g所造成的拉伸和彎曲就越大。

一個(gè)巨大的物體會(huì)在空間中創(chuàng)造一種類(lèi)似山谷的“地形”。當(dāng)物體靠近時(shí)，它們會(huì)落入這個(gè)山谷中。因此，當(dāng)你足夠靠近任何大質(zhì)量物體時(shí)，比如說(shuō)黑洞，你會(huì)掉進(jìn)去。也正因如此，光無(wú)法逃離黑洞：山谷的兩側(cè)過(guò)于“陡峭”，而光的速度不夠快，所以無(wú)法“爬”出去。

當(dāng)你從遠(yuǎn)處接近黑洞時(shí)，黑洞所形成的山谷會(huì)變得越來(lái)越陡峭。山谷陡峭到光無(wú)法逃脫的臨界點(diǎn)就是事件視界。事件視界不僅對(duì)未來(lái)可能出現(xiàn)的時(shí)間旅行者來(lái)說(shuō)很有趣——它們對(duì)哲學(xué)家來(lái)說(shuō)也同樣有趣，因?yàn)樗鼈兊拇嬖谟绊懳覀儗?duì)時(shí)間本質(zhì)的理解。

黑洞扭曲時(shí)間

空間被拉伸時(shí)，時(shí)間也一樣被拉伸。靠近大質(zhì)量物體的時(shí)鐘會(huì)比靠近質(zhì)量小得多的物體時(shí)跳動(dòng)得更慢。也就是說(shuō)，與地球上的時(shí)鐘相比，黑洞附近的時(shí)鐘將走得緩慢許多。因此，黑洞附近的一年可能意味著在地球上的80年，就像你可能在電影《星際穿越》中看到的那樣。

這樣一來(lái)，我們就可以利用黑洞前往未來(lái)。如果你想抵達(dá)地球的未來(lái)，只需要在黑洞附近飛行，然后返回地球。而如果你足夠接近黑洞的中心，你的時(shí)間會(huì)流逝得更慢一些，不過(guò)只要你不越過(guò)事件視界，就應(yīng)該能夠逃脫黑洞、回到地球。

時(shí)間的循環(huán)

那么過(guò)去又是什么樣的呢？這就是事情變得真正有趣的地方。黑洞對(duì)時(shí)間的扭曲非常之大，以至于它可以繞回原點(diǎn)。

想象一下，連接起一張紙的兩端，形成一個(gè)圈。這可能就是黑洞對(duì)時(shí)間的作用。于是，一個(gè)天然的時(shí)光機(jī)誕生了。如果你能以某種方式進(jìn)入這個(gè)被物理學(xué)家稱(chēng)為閉合時(shí)間曲線(xiàn)的循環(huán)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)自己在空間里的軌跡從未來(lái)開(kāi)始、在過(guò)去結(jié)束。

在這個(gè)循環(huán)中，你還會(huì)發(fā)現(xiàn)事件因果很難解開(kāi)。過(guò)去的事情會(huì)導(dǎo)致未來(lái)事情的發(fā)生，而你在未來(lái)的旅行又會(huì)導(dǎo)致過(guò)去的事情發(fā)生。

隱患

所以，你發(fā)現(xiàn)了一個(gè)黑洞，并且想用你足夠可靠的宇宙飛船靠近黑洞、穿越時(shí)間回去拜訪(fǎng)恐龍。聽(tīng)起來(lái)真是好運(yùn)氣。

不過(guò)，這件事有三個(gè)問(wèn)題。首先，你最多只能穿越到黑洞的過(guò)去。也就是，如果黑洞是在恐龍滅絕后才產(chǎn)生的，那么你沒(méi)辦法回到足夠久遠(yuǎn)的過(guò)去。

其次，你很可能要穿過(guò)事件視界才能進(jìn)入時(shí)間循環(huán)。這意味著，要想在過(guò)去的某個(gè)特定時(shí)間走出循環(huán)時(shí)，你需要離開(kāi)事件視界。然而離開(kāi)事件視界需要旅行速度超過(guò)光速，我們非常確定這是無(wú)法做到的。

最后，也可能是最糟糕的，你和你的飛船會(huì)經(jīng)歷“意大利面化”。聽(tīng)起來(lái)很美味，是嗎？不幸的是，這可不是什么好事。在你穿過(guò)事件視界時(shí)，你會(huì)被拉扯開(kāi)，就像一根面條。實(shí)際上，你可能會(huì)被拉得非常薄，甚至變成一串原子在虛空中螺旋上升。

因此，雖然思考黑洞的時(shí)間扭曲特性很有趣，但在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，回到過(guò)去、探訪(fǎng)恐龍將不得不停留在幻想層面。

薩姆·巴倫，澳大利亞天主教大學(xué)，科學(xué)哲學(xué)副教授

基本論點(diǎn)：黑洞是時(shí)光機(jī)，能夠穿越到未來(lái)和過(guò)去。但這件事并不是那么簡(jiǎn)單。

BY:EarthSky Voicesand

FY: 雨上蕭

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