黑洞救援，飞跃史瓦西半径[color=rgba(0, 0, 0, 0.298)]
[color=rgba(0, 0, 0, 0.298)]From: [color=rgba(0, 0, 0, 0.298)]量子君
量子学派
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——这个半径画的圆，就是死亡禁地
在《火星救援》中，宇航员马克孤身一人在飞船损毁、补给不足、环境恶劣的情况下，凭借着科学知识、应变技巧和顽强毅力，最终等到了救援团队。
如果马克陷入的是黑洞而不是火星，他还能被顺利救出来吗？
大部分人首先想到的是：马克掉进黑洞后会马上被压扁，或是被扯成碎片，大脑已经找不到大脚趾的位置，连遗言都没时间写，还想等救援，做梦吧？
事实与我们想象中的一样吗？马克的结局可能没那么可怕，但境遇比想象中还要复杂和离奇。
当马克掉入黑洞时，可能会遭遇以下几种不同的可能：
❶穿越视界时被超高温焚烧殆尽，放射出粒子流；
❷掉入黑洞时被强大的引力撕得粉碎；
❸毫发无伤地到了另外一个新世界（虫洞理论）；
❹永远地坠落下去，途中无风无浪、十分顺利，更没有遇到像是拉伸、减速或灼热的宇宙辐射这种情况，甚至连重力都感受不到（爱因斯坦称这种情况为“幸运的假想”）。
为什么会出现以上的种种情况呢？马克在掉入黑洞时到底发生了什么？我们得先了解下黑洞的起源和演化。
知己知彼，百战不殆。
在拯救大兵马克前，我们首先要搞清楚黑洞到底是个什么怪胎。黑洞的前身曾经是一颗光芒四射的恒星，它温暖而阳光，曾经给宇宙带来过百亿年的光亮，然而，它是宇宙歌剧中的大反派，最后“黑化”成大BOSS，它的前半生越是绚丽灿烂，它的后半生越是暗黑可怖。
当然，就算是反派，反派主角也只有一个，并不是每个恒星最终都可以成为黑洞，经过广义相对论模型的数学演算，恒星命运基本如下：
❶小于0.4个太阳质量的恒星，耗尽核心的氢之后，不会产生大的变化，最后变成红矮星； ❷在0.4-3.4个太阳质量之间的恒星，当核心的氢耗尽之后产生坍缩，内核会形成小而密的白矮星；
❸超过3.4个太阳质量的大恒星，最终的结局是爆炸产生超新星。
咦？你说了这么多，黑洞，黑洞呢？
别急别急，反派主角是要压轴出场的！
黑洞来源于以上1.3条。
当超过3.4个太阳质量的大恒星爆炸产生超新星时，这是恒星一生中的高光时刻——向直径930亿光年的宇宙展示它的存在。然而，这只是最后的喧嚣，在绚丽之后终归沉寂，以下是超新星爆发后的变化：
❶有些超新星会完全解体，化为一片宇宙尘埃，最终结束自己波澜壮阔的一生； ❷成为一颗核心部分超高密度的白矮星，如果这颗白矮星的质量超过1.44倍的太阳质量，就会继续坍缩，形成中子星。 ❸接下来是高潮了：如果这颗中子星的质量大于3.2倍太阳质量的话，那么它还会接着向内坍缩，直到中子被压碎，最后形成黑洞！
这就是黑洞，它来源于大质量恒星“不如归去”的纵情高歌，它来自于超红巨星转变为“超新星”时的激情宣泄。
除此之外，黑洞的诞生也可以来源于一场宇宙的“交通事故”：当两颗恒星狭路相逢、大打出手的时候，往往会诞生星系级的巨大黑洞。
无论是诞生于恒星熄火，还是宇宙车祸，黑洞终究失去了原本的闪耀光芒，也不像它的兄弟白矮星那样给人一种温敦矮胖的错觉——最终成了所有人避之不及的恐怖之源。
黑洞把自己隐藏在宇宙深处，伪装成一团捉摸不透的漩涡，世人要借助专注于X射线和伽马射线的望远镜才能从侧面观测到它的存在。
没有爱情和友情，黑洞用永不停息的进食来抚平心理创伤。它再也回忆不起曾经的众星捧日的辉煌岁月，除了总质量M、总角动量J、总电荷Q这基本的宇宙“三观”之外，所有的记忆都清零。但这并不代表黑洞就没有其它特征：
❶黑洞其实并不黑 黑洞之所以被称之为黑洞，是由于光无法逃逸出它的“魔掌”，所以表面上看是一片漆黑，但这不代表黑洞就是黑的。 ❷黑洞可以是透明的 黑洞周围时空的变形非常大，恒星发出的光，只有一小部分会被吸收，另一部分光线会通过弯曲空间到达地球，导致在地球观察到的是背面的星空——这是黑洞的隐身术。马克掉进黑洞不是他大意，而是黑洞太狡猾！ ❸黑洞很小很小，但又很大很大 体积很小很小，密度很大很大，如果你把巨大的质量塞入到一个非常小的体积内，就能制造出黑洞。举个例子，假设太阳的质量不变，如果要把它变成一个黑洞，那么它的半径就要缩小232,000倍到3千米。
❹黑洞引力等效 把太阳“挤压”成一个黑洞后，外部的引力效应并不会发生任何改变。也就是说，当地球人蒙上双眼，全然不会察觉太阳已经变成了黑洞。 ❺黑洞有时很温柔 如果黑洞前身是一颗史诗级大恒星，它将温柔地盘踞在星系中，享受着恒星的拥簇和瞻仰，大家和谐相处。 在地球25000光年外，就静卧着一个直径长达2400万公里的巨型黑洞,黑洞的平均密度其实和水一样稀薄。小小的奇点，所能撑起的隐形衣却是如此硕大，足以使人类的常识失效。 ❻黑洞性质不一，有很多种 黑客其实也有很多种： 史瓦西黑洞（不旋转、不带电荷）：它的时空结构于1916年由史瓦西求出，也是宇宙中最常见的黑洞，非常危险。 R-N黑洞（不旋转、带电荷）：被认为是“连接不同宇宙”的“虫洞”。 克尔黑洞（旋转、不带电）：在宇宙中高速移动的“宇宙刺客”。 克尔-纽曼黑洞（旋转、带电的黑洞）：像一个放大了无数倍的质子，它的奇点如果暴露，会撕扯时间和空间的所有物质。 双星/超巨星黑洞：其实是一种天体结构，比如银河系的中心，就是一个超巨星黑洞，质量大约是太阳的400万倍。
有了以上的基本知识，我们回到最初的话题：《火星救援》的男主马克这次不幸掉入黑洞。
拯救者是马克（Mark）的朋友墨菲。
墨菲在黑洞“视界”之外的安全范围内看着马克掉入黑洞。
在马克加速冲向视界过程中，墨菲先看到的是马克的身体开始拉伸扭曲，有点像梵高的画，马克越靠近视界，移动得越慢。
马克可以用闪光灯来向墨菲发送摩斯密码，因为红移光波被拉伸得越来越慢：“我活着，我－活－着，我——活——着……”
当接近视界时，墨菲看到的马克就像是被人按下暂定键，定格不动了。
据墨菲所述，进入黑洞前，拉伸的空间、停止的时间和霍金辐射的火焰正在摧毁马克，情况紧急，必须马上救援。
但如果马克听到墨菲的描述，他一定会反对，因为他的经历和墨菲描述的完全不一样。据马克所述：马克飞向黑洞时，他向墨菲告知自己一直活着，途中无风无浪十分顺利，更没有遇到拉伸、减速或灼热的宇宙辐射。
虽然马克说得轻松，但如果不拯救，最后的结果会怎样？
当马克真正坠入黑洞后，如果很幸运地遇到了一个大黑洞，马克很有可能正常地活着度过余生，直到在体积无限小、时空曲率和引力无限大、所有已知的物理定律都失效的引力奇点上死亡。但如果碰上史瓦西这样的恶性黑洞是他的不幸，因为脚部的重力是要比头部大得多，马克会被重力差给撕裂。
黑洞救援、这可是比“火星救援”要艰难百倍的地球大事件。
地球上的各大科学家开始集结，墨菲集齐牛顿、莱布尼茨、笛卡尔、玻尔兹曼、爱因斯坦、玻尔、狄拉克、德布罗意、休·埃弗雷特、史瓦西、图灵、香农、盖尔曼、杨振宁、霍金、威藤、哈勃等科学精英，准备一场世纪营救。
虽然有史无前例的精英团队，但面对的同样是前所未有的科学难题。
星空浩淼，神秘莫测。 万里之遥，步步惊心。 前不见求救信号，后不见人类呼声。 科学家只能各使手段，孤注一掷了。
❶莱布尼茨提出了“计算黑洞”这个解决方案，只可惜他们拥有的算力不够，最终失败； ❷史瓦西想要制造更强的引力场将黑洞摧毁，但“以毒攻毒”这个方案被大家否决； ❸狄拉克灵机一动，打算从反物质世界盗取能量转换成时间，但他违背了“外祖父悖论”； ❹德布罗意准备将黑洞先转化为波，再把波转化成实体形体，可惜黑洞“神龙见首不见尾”，他也宣告失败； ❺图灵想要制造一台宇宙计算机，让宇宙重启，但被认为有自己的阴谋； ❻休·埃弗雷特寻找多重宇宙的入口，自己却先迷失了方向； ❼威藤、杨振宁和盖尔曼将暗能量暗物质引入统一模型中，试图在将自然界的四种力统一，找出黑洞的性质，但迂回方案也被否决。 ……
爱因斯坦指出：“黑洞内部空间和时间交换角色，拉着马克冲向引力奇点的是时间，而不是空间。就像不能返回到过去的时间里一样，马克也不可能在黑洞里转身并逃离。”
霍金最后开口，“黑洞无法吞噬和消灭物理信息，马克掉入黑洞可以回来，只是回到的并非我们所在的宇宙…”
黑洞凶猛，拯救方案持续失败。
不过也并非完全一无所获，通过科学家们的计算，发现马克所处的这个黑洞不旋转，不带电荷，科学家认定这是宇宙里短小精悍、凶神恶煞的“史瓦西黑洞”。
要逃离这样的黑洞，方法就是“飞跃史瓦西半径”。
那该如何“飞跃史瓦西半径”，科学家们吵成一片，每个人都有自己的大理论，但谁也拿不出一个解决方案。
这时，坐在椅子上的霍金似乎想到什么，他举手发言道：“这样吵下去不是办法，我有一个新想法， 我觉得可以寻求外援，虽然这里都是优秀的科学家，但这些理论都是过去式，解决不了现在的问题，或者我们需要新理论、新思想。”
机敏的笛卡尔问：“你是不是心里有什么答案？”
霍金道：“地球上有许多小朋友在开展一个‘科学小会’活动，他们的主题正好是‘飞跃史瓦西半径’，可以请这些青少年给我们一些帮助……”
看到大家有点迷惑的样子，霍金抬高了声音，“我的女儿露西今年年初在中国深圳参加过第一届活动，在这个小会上，小孩子们提出了很多新奇的观点和理论，让人耳目一新，如何‘飞跃史瓦西半径’，他们也许能够给我们一点灵感。”
爱因斯坦非常不悦地站起来反对道:“你居然把希望寄托在一群小孩子身上？这可是黑洞救援，不是胡思乱想！”
史瓦西也附和着点了点头：“年青人懂什么？要是他们能解决这个问题，还要我们做什么呢？”
牛顿也表示让年青人解决这个问题简直是无稽之谈。
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发表于 2019-12-21 22:53
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