5 當時間停止
關於宇宙,我們已經知道了很多,也做了深入的研究,但隨著知識的增長,我們也遇到了出乎預料的障礙。例如,宇宙中有一些區域非常動**,從我們所在的平靜一隅得出的法則,很難推廣到那些區域。
讓我們看一看黑洞周圍的區域。這些區域不是宇宙邊緣的一小片,有時它們會牽涉一個星係中很大的一部分。有些星係的星係核被巨型黑洞占據,這些黑洞瘋狂地吞噬著恒星及其他物質。它們吞下整個恒星時會以接近光速的速度拋出物質,並伴隨著極強的X射線或伽馬射線暴。這會震撼恒星所在的整個星係,其破壞力是如此猛烈,以至人們很難準確地描述其動態變化。
我們研究出的物理法則能很好地描述穩定狀態,其中平衡和規律占據了主導地位。但我們的數學工具,甚至我們的思維結構本身,在處理複雜體係時,尤其是其遠未達到平衡條件時,就會很費力。比如,如果太陽係是圍繞一個雙星係統組成的,也就是說,地球繞著兩個太陽公轉,而這兩個太陽又圍繞著其係統的質量中心旋轉,那麽地球的公轉軌道就會非常混亂。這時,就算排除萬難滿足了出現智慧生命的必要條件,要找出行星運動的規律也是極其困難的,甚至完全不可能。
許多世紀以來,我們一直都忽視這一切,而從自己的平靜角落出發去看宇宙,以為存在一個普遍的秩序,並專斷地將其推廣至全宇宙。不過我們早已醒悟過來,知道這種態度是自以為是,完全出於我們的無知。現代科學告訴我們,宇宙中有許多區域根本就沒有規律性;有一些區域我們完全無法了解,不知道其中發生著什麽;還有一些區域非常特別,像時間流逝等稀鬆平常的現象也有著十分不平常的特征。
巴黎公社的時鍾
1871年的春天,巴黎經曆了諸多起義中的一次。在經曆1789年7月14日法國大革命爆發及紛亂的拿破侖時期之後,巴黎人民曾多次表達過自己的不滿。1830年7月底的三天裏就發生過一次。當時,反對君主製的起義爆發,反叛者在街道上築起路障,拿起武器對抗軍隊,起義軍宣布波旁王朝結束,並讓路易-菲利普一世掌權,他也是法國第一位君主立憲製的君主。1848年再次爆發起義,這一時期整個歐洲都陷於動**之中,2月末,起義者控製了巴黎,路易-菲利普被逼退位,法蘭西第二共和國誕生,奴隸製被廢除,男性普選權被確立。到了夏天,一場可怕的經濟危機嚴重地影響到巴黎的工人和手工業者,引起了新的起義,這一次,軍隊用大炮轟開路障,拿破侖·波拿巴的侄子掌權,後通過政變建立法蘭西第二帝國,史稱拿破侖三世。
巴黎的工人們對1848年的流血事件及起義的悲慘結局憤憤不平,情緒在灰燼中醞釀,隻為在普法戰爭行將結束時爆發。1871年,遭受戰敗之恥的當局不願妥協,引發了工人階級起義。
這是一場真正的新革命,人們追求的是全新的目標:建立一種新型國家形式——公社。起義者廢除了常備軍,並將武器發給民眾。他們為了與過去及雅各賓派的恐怖統治劃清界限而燒掉了斷頭台,為了斬斷對帝製的所有懷念而推倒了旺多姆廣場上的旺多姆圓柱(亦稱“拿破侖紀功柱”)。
巴黎人民想要建立反映自己夢想和期待的全新國家:教育免費且世俗化,大法官和官員由選舉產生並且可被罷免,人民代表拿著和工人差不多的工資。這一次一切都要改變:藝術、科學、文學,以及每一個人的生活。
起義的最初幾天,公社革命者向所有的公共時鍾射擊,將它們全部擊碎。他們要建立的新世界不應有偷走生命、破壞家庭的時間,那種壓迫性的時間即代表他們無法逃脫的命運,他們想借著打破時鍾來改變這種命運。
在1789年的法國大革命中,人們特意修改了曆法。新時代要和過去一刀兩斷,就連計算時間的方法也要變。隨著君主專製的結束,謊言與奴役的時代也結束了。新月份的名稱有一些體現了法國的氣候,如雪月、霧月;有一些則體現了主要的農時,如獲月、葡月。
這種曆法被稱為“共和曆”,1805年被拿破侖廢止,後來巴黎公社重新啟用了它——盡管隻用了幾個星期。但這還不夠,切割要進行得更決絕——人們要停止時間並讓它重新來過。
那幾個月的期望與幻想最終湮滅於鮮血中。失敗是慘痛的,死亡人數多達幾萬,但這種衝天而起推翻一切的企圖一直影響著19世紀的社會鬥爭,並最終導致20世紀初的俄國革命運動。
那段亂世中的一些“瘋狂”想法繼續流傳著,時不時就會出現在文學藝術運動的基底中。
在公社數以千計的社員中,有一位陶瓷匠,他的父親是一名木匠。陶瓷匠參加過國民自衛軍,當過第十三聯盟營第三連的連長。他是一名優秀的軍人,與夏爾·德·西夫裏成了好友,而夏爾的母親安托瓦內特-弗洛爾·莫泰正是詩人保爾·魏爾倫的嶽母。夏爾熱愛音樂,他的母親鋼琴彈得非常好。這兩個公社家庭來往密切,夏爾和母親很快就發現陶瓷匠的兒子阿希爾-克勞德·德彪西的天賦,他在夏爾家上過幾節鋼琴課,9歲就展現出非凡的音樂天賦。這便是法國史上最偉大的作曲家之一克勞德·德彪西的音樂啟蒙。
這位年輕的音樂家很快成為巴黎音樂學院最有才華也最不循規蹈矩的學生之一。1894年,剛過30歲的德彪西創作出短小的《牧神午後前奏曲》,許多人認為這部作品開了20世紀音樂之先河。俄國舞蹈家瓦斯拉夫·尼金斯基正是受到德彪西打破音樂傳統的啟發,於1912年以《牧神午後前奏曲》創作了一出芭蕾舞劇,徹底打破了古典芭蕾的傳統,為現代舞打下基礎。
年輕的德彪西在其代表作中將音樂變成聲音圖像,這深刻地改變了音樂中的時間運行,即不依賴任何的律動,也不表現出清晰的節奏,精巧的和弦依賴各種樂器的音色,形成如夢似幻的音樂語言。
也許德彪西這種融化音樂時間的嚐試,就參考了他的父親作為巴黎公社社員的經曆,是巴黎公社試圖停止時間以改天換地時留下的回響。
時間消失的地獄之所
巴黎公社的社員們不會想到,在起義失敗100多年後,富有遠見的科學家會從理論上證明宇宙中真的存在時間靜止的地方。
2020年的諾貝爾物理學獎同時授予羅傑·彭羅斯、安德烈婭·蓋茲、賴因哈德·根策爾,以表彰他們在理解黑洞方麵做出的貢獻。這三位科學家獲此殊榮也表明,黑洞這類十分奇怪的天體在現代科學中正獲得越來越重要的地位。
“黑洞”也是愛因斯坦廣義相對論的推論之一,但在很長一段時間內,人們都認為它隻是新奇的數學形式,沒有現實意義。
德國物理學家卡爾·史瓦西40多歲時參加了第一次世界大戰,指揮對俄前線的一個炮兵點。1916年(1),他讓人送來愛因斯坦將改變物理史的文章,並在戰鬥間隙鑽研不轉動完美球形(2)恒星附近的時空彎曲。為了簡化計算,他引入了一種新的坐標係。在他的球狀對稱的時空中,愛因斯坦方程有精確解,而且對每一個質量都能定義一個“史瓦西半徑”,小於這個半徑就會產生奇點,即時空扭曲到連光都逃不出去。這個半徑之內的任何東西都無法逃逸,因為逃逸速度必須超過光速。
愛因斯坦通過書信收到了史瓦西的計算,結論太驚人了,他決定立即以身陷戰事的史瓦西之名,將它們報告給普魯士科學院。這個解很優美,但不管愛因斯坦還是史瓦西都不敢表示甚至不敢想象這個數學式背後隱藏著新型天體,因為已知的任何現象都無法將如此多的物質聚集在如此小的空間內。可惜,兩位科學家之間的對話並未持續多久,天妒英才,1916年初,史瓦西病重,幾個月之後就去世了。
到20世紀60年代,才有研究提出這樣的天體真的存在。羅傑·彭羅斯是最早提出大質量恒星坍縮後會產生引力奇點的科學家之一。在1965年發表的一篇文章中,他提出了一種理論,這一理論在多年以後被認為是新研究領域的出發點。彭羅斯和非常年輕的斯蒂芬·霍金發表了一係列關於此新型奇特天體的重要研究。兩位科學家認為,我們的宇宙中存在時空奇點,在那裏,時間停滯,失去意義,消失不見。我們是時候去尋找它們存在的信號,研究它們的特征了。
1967年,美國物理學家約翰·惠勒戲謔地將此類天體稱為“黑洞”,之前它們一直被稱為“暗星”。好像要讓雙關更明顯似的,惠勒還提出了“黑洞無毛”定理,再度凸顯其起名的輕佻。從那時起,人們一直在尋找任何能表明黑洞存在的信號,這深刻影響了現代天體物理學。
從定義上說,就不可能直接看到黑洞。它釋放的引力是如此強大,以至任何光子都隻能落回去,就像我們向上拋出的石塊一樣。由史瓦西半徑確定的麵被稱為“事件視界”,在這個界限之內,任何信息都無法傳播到宇宙其他地方。黑暗之幕將奇點與我們的世界永遠分開,從我們的視線中隱去了時間失去意義的地方,仿佛是為了保護我們,讓我們不必看到對我們來說自相矛盾的情況。
黑洞與普通恒星或另一個黑洞相互作用的景象令人驚歎,它們會發出各種信號,今天,我們已經能記錄並識別這些信號。
從20世紀70年代起,越來越多的這類奇特天體被發現,而且數量每年都在增加。迄今為止已發現的黑洞可分為恒星黑洞和超大質量黑洞兩大類,二者的大小、特征、產生的動力和經曆的演化都很不一樣。
恒星黑洞是密度極大的天體,但它們的體積相對於恒星甚至行星來說實在是太小了。做一個荒唐的類比,如果能找到一種方法把它弄到地球上而不瞬間毀了地球,就算是最大的恒星黑洞,放在巴黎或倫敦之類的大都市的範圍內也綽綽有餘。不過,這不大的體積內卻聚集了幾十個太陽的質量,當引力將如此大質量的物質約束在如此小的體積內時,黑洞的密度便高得驚人。
再者,史瓦西半徑的球體中質量分布並不均勻,這讓事情變得更加複雜。一般認為,所有質量都集中於球體中心的一點,其體積無限小,時空彎曲無限大,是時空的一個奇點。另外,一般也認為大部分黑洞都有角動量,也就是說會自轉,因而球體的兩極被壓扁,物質集中處會形成一個小環形。如此集中的物質產生趨近於無窮大的時空彎曲,這意味著時間和空間在此失去了意義。更麻煩的是,這種點聚集會違反量子力學最基本的原理之一:不確定性原理。
這就是看不到盡頭、吞噬周圍一切的無底深淵。我們最可怕的上古噩夢成了現實。被視界守護著的區域中隱藏著一片神秘地帶,在那裏,時間消失了,現代物理學最穩固的原理也被動搖了。
參宿四的精彩終章
參宿四是獵戶座的一顆星,在夜空中肉眼可見。它是一顆紅超巨星,其亮度變化非常明顯,因為它正走過漫長生命的最終階段。通過大型望遠鏡,可以看到它的形狀略不規則,質量巨大,大概是太陽的20倍重。它的直徑非常大,如果把它放在太陽係的中心,那它就會瞬間吞噬水星、金星、地球、火星,並接近木星軌道。
參宿四正在發出明確的信號:支持它燃燒的核燃料即將耗盡,最終的坍縮很快就會到來。它隨時都可能爆發,變成一顆巨大的超新星,但誰也無法準確預測這一切將在何時發生。考慮到此類現象特有的不確定性,它的臨終痛苦可能還會持續幾千年,但可以肯定的是,當它爆發時,將會上演一場令人無法忘懷的表演。
屆時,天空中會出現一顆新星,即使在白天人們也能看見這顆新星,而且它比滿月更亮。夜幕在幾周內將不會降臨地球,之後,新星的亮度會慢慢降低,但依然會在幾個世紀內可見。爆發的**來臨時,這顆巨星的最外層會以極高的速度向各個方向爆發,而最深處的核心受到引力坍縮的擠壓,因此將縮成一顆半徑幾十千米的暗星。地球人可以在600光年之外目睹頭頂上這一幕美妙的異象,見證一顆恒星的死亡和一個恒星黑洞的誕生。
中子星也可以形成恒星黑洞。當它們達到臨界質量時,可以通過吸收與它們在雙星係統中相互作用的普通恒星的物質,或者與其他中子星融合,形成恒星黑洞。
我們無法“目睹”這些現象,“看到”黑洞的唯一希望來自尋找普通恒星的反常行為。如果恒星與某個黑洞相互作用,它就會有非常奇怪的軌道,或者表現出形變的跡象。尋找恒星黑洞最有效的技巧之一,就是尋找發射X射線的雙星係統。
當兩個天體非常靠近,以至相互之間的引力讓它們圍繞著共同的質量中心運動時,就形成了一個雙星係統。如果二者之一是一個黑洞,那它強大的引力就會從另一顆恒星上吸走大量電離氣體。這些被吸出來的等離子體形成一個長長的條帶,落向黑洞,並在越來越近的距離上繞著黑洞運行。
黑洞周圍形成的這樣一個巨大的電離物質圈,被稱為“吸積盤”。因為角動量守恒,所以越靠近引力中心,速度就越大。從恒星上撕裂下來的等離子經曆了災難性的衝撞,並卷入湍流現象。這些電離氣體以極高的速度旋轉,產生了巨大的磁場,磁場又與這些衝向奇點的物質發生無序的相互作用。等離子體被加熱到幾千萬攝氏度的溫度,並放射出各個波長的光子。由於吸積盤釋放出強烈的高能光子流,黑洞就變成了宇宙中的X射線源。如果雙星係統中有一顆星可見,另一顆星不可見又發射著X射線,那這個雙星係統就很可能包含一個恒星黑洞。
我們還曾觀測到某些黑洞從兩極噴射物質,形成對稱的巨大羽冠。物質以接近光速的速度被拋出,射程極遠,它們又會產生高能電磁輻射暴或帶電粒子噴湧。
吸積盤和兩極的近光速噴射讓黑洞周圍的區域全都變成了地獄一般的場所。恒星黑洞是非常危險的物體,它們能撕碎附近的任何天體,當吸積盤物質被吸到視界附近時,潮汐力會將一切撕得粉碎。
物體兩端受到的引力差即為潮汐力。之所以叫“潮汐力”,是因為潮汐就是由月球對地球遠近兩麵的引力大小不同而產生的。正是這種引力差導致了海平麵周期性的漲落。潮汐力對地球的岩層也有作用,隻不過效果不明顯。在恒星黑洞中,潮汐力在距離視界幾千千米時就非常大。重達幾十個太陽質量的致密天體可以遠遠地粉碎靠近它的任何東西,不管是幾千米寬的岩石小行星還是載著數位勇敢探索者的宇宙飛船。當潮汐力遠超過物質的內聚力時,一切都將變形、拉伸、碎裂,最終化為基本粒子組成的“浮雲”。因此,遠在你到達視界之前,恒星黑洞周圍的區域就已經對你非常危險了,所以最好還是不要為了看一看去靠近它。
到目前為止,在我們的銀河係已發現約15個恒星黑洞,最小的是太陽的5倍重,最大的可達到70個太陽質量以上的質量。恒星黑洞這類天體相對少見,但仍大量存在於所有星係中,包括我們所處的銀河係。最新的估計是,大約有上億個黑洞在銀河係遊**。
上文已介紹過如何通過記錄碰撞最後階段發出的引力波來識別相互融合的恒星黑洞。這幾年來,我們又有了探測和發現黑洞的新設備——引力波幹涉測量術已經使我們能夠識別出十幾對恒星黑洞,不過對於這個領域我們隻是剛剛起步。
引力天文學將使我們能夠繪製出新的星圖,或許還能發現恒星黑洞隱藏在視界之後的某些性質。在碰撞中,黑洞被撕裂,上一刻還困在視界內部的能量被釋放出來,並傳向全宇宙。那道界限藏起了時間停止的可怕之所,但也許不久之後,引力波就會幫助我們弄清視界之後發生的事情。
恐怖之最
如果恒星黑洞已經令你震驚,那接下來請你坐穩,因為我們要來看真正的恐怖之最了:超大質量黑洞。它是真正的怪物,任何一個頭腦正常的人都不會想靠近它。它的表現讓恒星黑洞造成的災難看起來就像過家家。恒星黑洞是直徑幾十千米的致密小球體,而超大質量黑洞的直徑則可達幾十億千米,真正是整個宇宙中最大的天體。某些超大質量黑洞甚至可以輕鬆包裹住整個太陽係。恒星黑洞最重可達100個太陽質量,而超大質量黑洞的質量則要以百萬甚至十億太陽質量計。
因為證明了人馬座A*是位於銀河係中心的一個超大質量黑洞,天文學家安德烈婭·蓋茲和賴因哈德·根策爾與羅傑·彭羅斯共同獲得了2020年諾貝爾物理學獎。這個黑洞的質量達到四百多萬個太陽質量,和所有黑洞一樣,它也無法被直接觀察到。起初,這兩位天文學家以為它隻是一個普通的致密宇宙射電源,但通過觀察附近恒星的奇怪軌道,他們推測這可能是一個巨型黑洞。事實上,它周圍的一些恒星運動速度極快,超過2萬千米/秒,其運行軌道也非常扁。很少有恒星能以7%的光速運動,如果軌道也非常怪異,那就表示約束它們的中心有著巨大的引力。後來,他們又發現有大量氣體雲以1/3光速,即10萬千米/秒的速度向著這個“虛無”移動,它似乎吸引著周圍的一切東西。之後,兩位天文學家又找到了吸積盤存在及X射線發射的跡象,這些都是黑洞吞噬大量物質時會產生的。最後,他們還觀察到,圍繞它旋轉的恒星在穿過引力場最強烈的部分時,發出的光會失去能量。這下終於沒有疑問了,人馬座A*就是一個巨大的黑洞。原來,就連我們寧靜的銀河係也隱藏著最可怕、最狂躁的天體:超大質量黑洞。
我們現在已清楚地知道,每個大星係都圍繞一個此類強大天體運動。一直讓我們著迷的宇宙繁星以其周期性而規律的運動,塑造了我們的時間觀,而它們自己竟圍繞著不存在時間的點旋轉,這簡直就是命運的玩笑——時間的旋轉木馬圍繞不存在時間的中心亙古不變地轉了一圈又一圈。
人馬座A*的質量當然非常大,但與它的某些同類相比也是小巫見大巫。室女座NGC-4261星係中心的黑洞就重達10億個太陽質量以上,不過最高紀錄的絕對保持者現在還是J2157,它有340億個太陽質量。在質量可媲美一整個中小型星係的黑洞麵前,人馬座A*看起來就像是一個玩具。
這些“怪獸”天體都是通過研究活躍星係核發現的,所謂“活躍星係核”,是指星係中心發出電磁波譜高亮度的致密小區域。目前已發現多種活躍星係核,它們活動各異,有一些是放射性極強的射電源,有一些以近光速的速度噴射物質,還有一些則爆發出強烈的X射線或伽馬射線。這些現象都源於同一過程:物質掉進中央的超大質量黑洞。所有爆發出的這些,都是恒星被中央黑洞粉碎後落向深淵時會放出的能量。在萬籟俱寂的宇宙中,超大質量黑洞的各種活動產生了一係列無休無止的災難,那是我們從未見識過的超級災難,足以毀滅數十億顆恒星。
M87*是離我們最近的超巨星。它位於室女座M87橢圓星係的中心,距我們約5350萬光年。其質量據估計在60億個太陽質量以上,對應的視界有380億千米。它龐大到可以輕易囊括整個太陽係(包括最近被降級為矮行星的冥王星及其偏心軌道在內)。M87*之所以出名,是因為“事件視界望遠鏡”計劃(Event Horizon Telescope,縮寫為EHT)的天文學家聯合起來用幾十個射電望遠鏡成功構建出它的圖像。這張圖傳遍了全世界,人們可以從中清晰地看見環繞它的吸積盤,以及中間那巨型的視界。
關於這類龐大天體的形成有很多種理論,但似乎都沒有對它們的大小做出令人信服的解釋。我們知道,一旦黑洞占據了星係中心,它就會無節製地增長,慢慢吞噬掉周圍的一切。但我們也在一些年輕星係的中心觀察到了巨型黑洞。有人認為是因為大爆炸後幾秒形成了原初黑洞,甚至猜測原子大小的微觀物體容納了珠穆朗瑪峰的質量,可能是由於宇宙初生時強烈的密度漲落造成小物體的引力坍縮。它們互相融合,質量越來越大,於是沒有消散解體。另一些理論認為,浩瀚的原初星雲聚合成了類星體,這些高度不穩定的天體最後坍縮成了巨大的黑洞,而不是進化成普通的恒星。
超大質量黑洞唯一的優勢是視界處的潮汐力很弱。顯然,超巨大的體型讓它們在表麵上沒有“小弟”恒星黑洞那麽凶猛。超大質量黑洞的平均密度非常低,而且質量越大密度越低。
10億個太陽質量的超大質量黑洞平均密度僅和水相當,更大質量的黑洞的密度則可能和空氣一樣。這就導致潮汐力很小,在視界處幾乎不存在,隻有在接近中心奇點時才會變得顯著。考慮到超大質量黑洞尺寸巨大,因此即使越過視界,潮汐力可能也要很久才能達到中心奇點。總之,對於超大質量黑洞,人們不僅可以在某些條件下穿過視界而不被撕碎,甚至可能根本意識不到已越過了視界而繼續航行許久。
霍金的賭局
文學作品中讓時間停止的總是魔鬼。在德國最重要的浪漫主義文學作品——歌德的《浮士德》中,主角浮士德博士就與魔鬼墨菲斯特定下了以靈魂換時間的契約。而奧斯卡·王爾德小說中的主人公道林·格雷(3)夢想著青春永駐,結果卻也是在地獄中沉淪。
黑洞周圍地獄般的環境似乎印證了這一古老的偏見。引力讓時間停止,讓時空扭曲到失去意義。圍繞視界的火圈讓人聯想起那些古老的場景、那種可怕而隱秘的地方:比如吃小孩的摩洛克統治的火焰之地欣嫩子穀,又比如蛇發女妖美杜莎看守的冥界,誰膽敢來犯,她用眼神就能讓他石化(4)。
巨大的“圍牆”環繞著恐怖之地,隱藏起時間停止的區域,也隱藏起我們尋找多年的科學秘密。能夠找出適用於時空奇點附近的物理規律是無數科學家的夢想。但直接去探索視界之內的區域聽起來是一個近乎瘋狂的夢想,因為誰都知道這樣的旅程是不可能實現的,就算實現了也是有去無回。但是想象一下卻無妨,所以,現在我們就要開始以想象做物理規律不允許的事。
樂天風趣的斯蒂芬·霍金喜歡與朋友和同事打賭。他曾和超對稱理論物理學家戈登·凱恩賭100美元,說希格斯粒子永遠不會被發現。2012年,我們發現希格斯玻色子之後,他心甘情願地付了賭注,還說其實很高興自己賭輸了。1974年,本著同樣略帶挑釁的精神,他和基普·索恩打賭,說當時最有可能被確認為黑洞的X射線源天鵝座X-1與他的主攻方向毫無關係。要理解霍金當時的想法,不妨看看他多年後說的話:“和基普打賭其實是一種保險。我對黑洞做了那麽多研究,如果最後發現它們不存在,那真是大大浪費時間,但那樣我就賭贏了,可以訂閱四年的《私探》雜誌(Private Eye),也算是一種安慰。”1990年,當有數據證實天鵝座X-1是一顆恒星和一個黑洞組成的雙星係統時,霍金開心地向索恩支付了賭注:雜誌《閣樓》一年期的訂閱。
秉承這種精神,我樂於想象他們之間打的另外一個賭。因發現引力波而獲得諾貝爾獎的基普·索恩和霍金一樣,也是黑洞存在的最堅定支持者,因此,我們可以想象這兩位朋友在探索黑洞這一危險的事情上賭了一把。
他們首先要選擇一個超大質量黑洞。旅程當然還是很危險的,肯定一去不複返,但如果選恒星黑洞,那穿越視界的可能性就直接為零。兩人最後選了M87*,它已聞名全世界,它的照片登上了世界各地的雜誌封麵。
想象一下,有兩艘一模一樣的宇宙飛船,一艘由霍金指揮,他選擇在安全距離上圍繞M87*運動。一艘由索恩指揮,他更勇敢,打賭說能穿越視界,一窺裏麵的情況。
因為是想象,所以可以忽略一些“細節”。比如兩艘飛船如何走過了分隔我們和M87星係的五千多萬光年,又是怎麽毫發無傷地穿過了M87*吸積盤的地獄之境——這些都是早在到達視界之前就要麵對的。不過我們不管這些,隻關注最基本的問題。
兩艘飛船通過無線電聯係,索恩那邊每秒發出一聲“嗶”。與視界接觸的時間預計在午夜。23時59分57秒之前,霍金那邊都能規律地收到每秒一次的“嗶”聲。但之後就變了,23時59分58秒的“嗶”聲似乎晚了一點兒,23時59分59秒的“嗶”聲則在一個小時之後才到,而且嚴重失真。再然後,信號就徹底消失了。索恩已穿越視界。霍金知道自己賭輸了,現在他永遠也等不到00時00分00秒的那一聲提示音了。
不過,在索恩的飛船上並沒有人察覺這一變化,穿越視界隻是一瞬間的事,一切似乎都照常進行,哪怕最終的命運已經注定。在距離奇點那麽遠的地方,M87*的潮汐力是難以察覺的,沒有人發現有什麽異常。地球宇宙飛船穿越視界的曆史時刻就這樣毫無波瀾地過去了。索恩和船員們打開香檳慶祝,盡管他們的眼神中隱約有著一絲不安。他們知道這將是一段漫長的旅程,但他們的命運已經注定。當飛船接近聚集了所有質量的奇點時,沒有什麽能阻止引力將飛船和船員們撕得粉碎。對外部觀察者來說,飛船的時間停止了,但飛船上的人都不會有感覺。他們隻有在有機會回頭時才能意識到所發生的一切,才會看到越過視界對他們來說隻是一瞬間,對宇宙其他地方來說卻是永遠,不過,他們也很清楚這是不可能的。
現在,索恩無可挽回地走向那時間終結之處。旅程可能還會持續很久,但在黑洞中的墜落無法逆轉。潮汐力會逐漸增強,直到撕碎一切,甚至連誇克都顯得巨大。被引力撕碎的物質會失去實體,變成純粹的幾何形狀,沒有時間和空間,卻包含著巨大的能量。
如果霍金的飛船上載著一架大型望遠鏡,能跟蹤索恩的飛船,那他看到的就是飛船逐漸慢下來,最終停在視界的黑暗邊緣一動不動,它發出的微光越來越紅、越來越暗,好像被凍住了一樣,直到徹底消失不見。
反過來,如果索恩能回頭看霍金的飛船,那他看到的就是飛船越來越藍,速度猛增,但也隻在極短的一瞬間。一旦越過視界,外麵發生的一切都不再可知,這個界限徹底分隔出兩個世界。索恩向著黑洞中心沒有時間的地方靠近,也許他會說出浮士德最終要履約時對墨菲斯特說的那句話:“假如我對那飛過的一瞬說:‘停留吧,你那麽美!’”但現在就連歌德的美文也無法控製脫韁的引力。
(1).?疑有誤,或為1915年,下文也說到史瓦西在1916年初就病逝了。——譯注
(2).?不轉動+完美球形,為簡化研究假想出來的理想化模型,不轉動則無角動量,標準球形方便計算。——譯注
(3).?即奧斯卡·王爾德的小說《道林·格雷的畫像》(1890年)的主人公。為了使自己青春永駐,格雷將真實年齡轉移到自己的肖像畫上。年複一年,這幅肖像畫上的人因承載了格雷的年齡和他犯下的罪行而衰老不堪,格雷則憑此青春常在,始終年輕迷人。
(4).?這裏的火圈是指吸積盤,這一段是想塑造一種不可逾越的禁地之感,後麵用的比方一個出自《聖經》,一個出自希臘神話,都是去不得、去了即死的地方。——譯注