對不起,你大概以為(上)之後會(下)吧?為了怕太沉重,所以先談黑洞(Black hole)和蟲洞(Wormhole)。

什麼是黑洞?

其實黑洞不是洞,而是一個重力(gravity)非常大的天體,由於重力太大,根據愛因斯坦(Eistein)1915年的「廣義相對論」(General Relativity),所有太接近它的東西都會被吸過去,永不超生(這一點容後再談)。由於連光線都逃不掉,所以它是黑的。

小時候讀到,所有恆星的燃料耗盡(亦即熱核反應停止)之後,其核心質量變得很大,會被自己的重力壓垮,然後收縮。

我們的太陽沒那麼厲害,它將來會經歷膨大(大得燒掉地球)、崩縮、冷卻,成為一顆發出微弱白光的「白矮星」(white dwarf)。

但是,比太陽質量還大的恆星,將可能塌縮成中子星(Neutron star)或黑洞。這兩者在電影中都佔有重要地位。

成為黑洞,至少質量要有太陽的30倍。

由於形成黑洞的是一個天體,它至少差不多是圓的,所以黑洞不應該是我們想像中二維(2-dimension)的洞,而是一個球體(sphere),這一點在電影中有說明。我在初中時代就有這個想法,還在校內開過一個小型演講談論「黑球」,無奈一直沒有書籍為我釐清這個觀念,電影中說得好,之所以說它是「洞」,是為了容易在紙上、黑板上這些二維的東西解說,它當然是三維(立體)的球。

所以,這部電影是有史以上第一次在大銀幕上呈現球體的黑洞!看得我當場想鼓掌。(如果你知道哪一部電影老早就出現過了,也請不吝告訴我)

 

黑球的邊緣,就是物體會被吸入的邊界,一旦超越就會掉進去。

黑洞本來就是數學計算下得出來的產物,但在1970年代的確找到了可能是這個預言中的星體。

根據數學計算,大質量恆星自己崩縮後,成為密度(density)無限大的奇異點(singularity),在數學上就是一個 1/0(一被零除)的無解。而這個被黑洞吸進去的最後界限,即稱為「事象地平線」(Event horizon),或事件視界,whatever...

所以黑洞是個會自轉的恆星所形成(我們的太陽也會自轉),所以電影中的事象地平線也在轉,太空船進入邊緣後,就有如掉入深淵。

黑洞轉或不轉,其實理論上還有「動態黑洞」和「靜態黑洞」,這裡不說了。

 

其實黑洞並不真的那麼黑,根據方程式計算,粒子被吸入的瞬間,也會釋放出紫外線或X光。不要以為科學家計算方程式很無聊,他們就是依據這個,在天文觀測中找到發射X光的星體,才找到黑洞存在的證據的。為此,Stephen Hawking在《A Brief History of Time》中稱之為 Not-so-black hole。

 

黑洞的裡面是什麼呢?

是掉進去之後,一路到底,至撞上奇異點為止嗎?

有人將黑洞跟愛因斯坦與羅森(Rosen)在1930年假設的「蟲洞」結合,認為蟲洞的入口就是黑洞。

「蟲洞」是一個假設,認為通過蟲洞可連接兩個不同的空間或(!)時間,理論上稱為「愛因斯坦–羅森橋」(Eistein-Rosen bridge)。所以,蟲洞向來是科幻小說中時間旅行或超空間跳躍的熱門方式,這部電影也不例外。

可是,電影中從黑洞入口就能看見蟲洞的另一端宇宙,又未兔太過了,它理應是黑的,因為釋放出來的紫外線和X光也不是可見光。(還是我看錯了?其實是我們宇宙的映像?)

 

好吧,今天到此為止。下次談時空理論。

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張草‧突觸漩渦 Zhangcao's Synaptic Eddy

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