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虽然白矮星或中子星周围的几何更为弯曲,但它仍然是光滑的。
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正如我们早先所了解到的,如果一个正在坍缩的恒星收缩到足够小,包含在史瓦西半径(对太阳来说,史瓦西半径是2英里)之内,接着就像蝌蚪被困入排水孔中一样,组成太阳的粒子无法抗拒吸引力,一直坍缩下去,直到它们形成奇点,一个有着无穷大曲率[31]的点。
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讹传中的黑洞
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我想这一小节会引来某些读者愤怒的邮件,他们关于黑洞的知识主要来自于迪斯尼电影《黑洞》。我不想被人称为煮鹤焚琴的人,上帝知道黑洞是引人入胜的物体,但它不是通往天堂、地狱或是其他宇宙,甚至是返回自身宇宙之门。因为在爱情、战争和科幻小说里,一切都是美好的,我不是真的在意电影制作人是否曾到旮旯岛旅行过。但是为了理解黑洞,所要求的要比仔细学习二流电影要多得多。
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事实上,黑洞的前提起源于爱因斯坦和他的合作者内森·罗森(Nathan Rosen)的工作,随后在约翰·惠勒那里变得为人所知了。爱因斯坦和罗森推测黑洞的内边界,通过惠勒后来称之为虫洞的东西与遥远的地方相连接。他们的想法是,两个也许相距几十亿光年远的黑洞,可以在它们的视界处相连接,形成穿越宇宙的奇妙捷径。相反的是,黑洞的嵌入图,不再是终结于尖锐的奇点,一旦穿过视界,将到达一个新的宽广的时空区域。
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爱因斯坦—罗森桥
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从一个端点进去,从另外一个端点出来,就像是在纽约穿过隧道,在不超过几英里后出现在北京,甚至是火星上。惠勒的虫洞基于广义相对论的真正的数学解。
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黑洞作为通往其他世界的通道,这个荒诞的神话起源于此。但是,这个想象有两处错误。首先,惠勒的虫洞只能开放很短的一段时间,接着它就关闭了。虫洞的开闭如此之快,以至于任何事物(包括光)都无法从其中经过。因此,通往北京的短通道,在我们经过它之前就已经坍缩掉了。某些物理学家推测量子力学可能通过某种方式来使得虫洞稳定化,但对此毫无确凿的证据。
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其次,爱因斯坦和罗森研究的是“永恒的黑洞”,它不仅存在于无限的未来,而且也存在于无限的过去。但是,即使宇宙的年龄也不是无限大。真实的黑洞一定起源于恒星(或者其他超重物体)的坍缩,这发生在大爆炸很久之后。当把爱因斯坦方程应用到黑洞的形成时,并没有虫洞来连接它们,嵌入图则与上图相似。
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既然我破坏了你的美好一天,我建议你去租下那部迪斯尼电影的光盘,寻找一下乐趣吧!
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如何建造时间机器
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未来不为古人用。
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——约吉·贝拉
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时间机器是科幻小说中另外一个骗人的玩意儿,是许多书籍、电视节目和电影的主题,它究竟是怎样的呢?就我个人而言,我希望拥有一台。对将来会是什么样,我真的感到非常好奇。今后100万年人类还存在吗?他们能克隆空间吗?性别作为生殖发育的优先方式还存在吗?我想知道,我猜想你同样也想知道。
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对于你的愿望,你需要当心,到未来旅行的行情并不一定会上涨。你所有的朋友和家人都死去很久了,你的衣服看起来很可笑,你的语言也将会毫无用处。简而言之,你会成为一个怪人。如果通向未来的单向旅行不是灾难性的,那也是令人感到沮丧的。
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这没有问题。你仅需要爬回你的时间机器,把指示表设定为现在即可。但是,如果你的时间机器的传动装置没有倒挡呢?如果你只能向前走呢?你究竟还会不会做这件事情呢?你可能认为这是一个无意义的问题,每个人都知道时间机器是科幻小说的产物。事实上,这是不正确的。
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通向未来的单向时间机器是极为可能的,至少理论上来讲是这样。在伍迪·艾伦(Woody Allen)的电影《沉睡者》中,主人公利用一个现今几乎可行的技术,到达了200年后的未来。他只是把自己冷冻到假死的状态,这在狗和猪身上已经实验过了,达几小时之久。当他从冷冻状态醒来时,他就在未来了。
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当然,这个技术并不是真正意义上的时间机器。它可以减缓人的新陈代谢,却无法减缓原子和其他物理过程的运动。然而我们可以做得更好。还记得在出生时刻被分开的双生子鲍勃和爱丽丝吗?当爱丽丝从空间旅行回来后,发现除她之外的世界,已变老了许多。因此,在一个快速的宇宙飞船中往返一次,是时间旅行的一个例子。
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一个大黑洞是另外一台非常便利的时间机器。我们来看它如何工作。首先,你需要一个环绕着黑洞的空间站和一条长的绳索,将你放到视界附近。你不想靠得太近,当然你也不想穿过视界,因此绳索必须非常结实。空间站上的绞车会把你放下,经过原定的时间后,再把你收回来。
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我们假设你想去1000年后的将来,你也乐意被绳索悬挂一年,而且由引力引起的不适并不明显。这是可以做到的,但是你需要找一个视界和我们的星系一样大的黑洞。当然,如果你不在意引起的不适,可以用我们星系中心一个小得多的黑洞来实现。在视界附近处下放的一年中,你会感到自己重达100亿磅。在绳索上度过一年之后,当你被转回来时,你发现1000年已经过去了。至少从理论上来说,黑洞的确是通往未来的时间机器。
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