在《万物理论》这部电影中,人们看到了斯蒂芬·霍金传奇的故事。而在这部飞快展开又飞快合上的电影中,人们却看不见霍金到底都取得了哪些物理上的成就。
这篇文章节选自霍金近期出版的一本书,叫《黑洞不是黑的》,内文记录了他在BBC做的两次讲座。讲座内容倍受赞誉,除了公布了他关于黑洞的最新研究成果,书中还有BBC科学新闻的编辑大卫·舒克曼(后用DS代表)做导读。
现在我们摘录其中的一段,希望能弥补在《万物理论》中的缺失,一窥这位伟大的理论物理学家的成就。
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【出版社】湖南科学技术出版社
【作者】[英]史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)
【开本】小32开
【出版时间】2017年6月
以下是讲座摘选
当约翰· 惠勒在1967 年引进“黑洞”这个术语时, 它取代了早先的“冻星”的名字。惠勒新造的词强调,坍缩恒星残余本身是有趣的,而与它们如何形成无关。新名字很快就流行起来。这个词让人联想到某种黑暗而神秘的东西。但是,法国人, 模式化的法国人,却察觉到了这个词更下流的一层意思。他们排斥trou noir 这个名字好多年(trou noir:法语中的黑洞,在某些俚语当中也会被用作骂人的话),断定这是个淫秽的词语。不过,这就像要抵制le weekend (法语中的周末,源自英语) 和其他法式英语一样。最终他们只好屈服。何人能够抵制一个如此大获全胜的名字呢?
在黑洞外部,你不可能知道它里面是什么。你能把电视机、钻戒甚至你最恨的敌人扔进一个黑洞, 可黑洞所能记忆的一切只不过是总质量、旋转的状态和电荷。约翰· 惠勒把这一原理形象地称为“黑洞无毛”而闻名。而对法国人来说,这正坐实了他们的猜疑。
黑洞是有边界的,我们称之为事件视界。在视界上,引力的大小恰好足以把光拉曳到视界内并防止它逃逸。因为没有任何东西的速度比光还快, 因此经过视界的所有其他东西也必然会被引力拉曳回去。穿过事件视界跌落到黑洞内部有点像乘独木舟顺尼亚加拉瀑布而下。在瀑布上游,如果你桨划得足够快,就能够逃脱掉下瀑布的命运, 然而一旦到达了瀑布边缘,再怎么划桨都无济于事了, 无法返回。你越靠近瀑布, 水流就越急。这意味着,水流拉独木舟前部的力量比拉后部的力量更强大。当前后的拉力相差太多时,独木舟就将面临被拉断的危险。黑洞的情形也是类似的。
如果你脚在前而头在后向一个黑洞落去,因为脚更接近黑洞,脚所在处的引力比头所在处的引力更大。这个力差将导致你的身体沿着纵向被拉长, 而横向被挤瘦。如果这个黑洞拥有几倍我们太阳的质量,那么在你抵达视界之前就已被撕开并变成像意大利面条那么细。然而,倘若你向质量大得多的黑洞落去,比如质量是太阳质量的100 万倍的黑洞, 你就将轻而易举地到达视界。因此, 如果你要探索黑洞的内部,确保选取一个大的。在我们银河系中心就存在一个质量约为400 万个太阳质量的黑洞。