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于是我们承认,任何进入黑洞的东西都无法再出来。但是,这并不必然意味着关于黑洞内部的预言是不可验证的。从理论上说,一个人可以进入黑洞参观一下。他永远也不能再出来,并且他在里面也活不了多久。此外,这需要一个非常大的黑洞,否则,这个观察者在穿越视界时就会死去。
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黑洞周围的空间扭曲呈现为强烈的潮汐力。这种力量与在地球上造成潮汐的力量属于同一类型。月球的引力倾向于把地球拉长压扁。岩石受这种力的影响小于水,所以我们可以观察到海洋中的潮汐现象。
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在黑洞附近,这种奇异的潮汐力同样趋向于在潮汐的方向上拉伸对象,在另一个方向上压扁对象。设想你飘浮在太空中,你的脚指向一个黑洞,头朝向相反方向。潮汐力将沿着从头到脚的方向拉伸你,从两边压扁你。
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同样的力将会作用于火箭或任何其他对象。如果黑洞的质量比太阳大几倍,那么视界处的力足以把人杀死,可能也足以摧毁由任何已知材料构成的同样大小的对象。没有人可以活着接近一个仅具有寻常尺寸的黑洞,更别说进入了。
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黑洞的大小各不相同。黑洞的大小(更确切地说,是它的边界——视界的大小)取决于形成黑洞的对象的质量。有趣的是,形成黑洞的对象质量越大,视界处的潮汐力越小。
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根据广义相对论,视界处的潮汐力与黑洞的质量的平方成反比。据估计,质量为太阳1 000倍左右的黑洞,其视界处的潮汐力是人体所能承受的。已知的星体中还没有质量这么大的,但是据猜想,质量比这大得多的黑洞是存在的。
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1987年,天文学家道格拉斯·瑞奇斯通(Douglas Richstone)和艾伦·德雷斯勒(Alan Dressler)报告说,在仙女座星系及其卫星星系M32中发现了可能存在巨大黑洞的证据。他们发现,在接近星系的中心处,星体旋转的速度比预期值快很多。如果假定这些星体围绕着一个质量大约为太阳的7 000万倍、不可见的高密度对象旋转,则这种情况可以得到解释。在一切已知的或理论上的对象中,符合条件的只能是黑洞。此外,更间接的证据表明,一个类似的黑洞可能存在于我们自己的星系的中心。对于这么大的黑洞来说,视界处的潮汐力将比较柔和——力量仅为达到太阳质量1 000倍的黑洞的50亿分之一。一个人在穿越一个巨大的黑洞的视界时,可以轻松地活着进去,并且深入一段距离。
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黑洞的中心处是一个“奇点”,奇点处的时空无限密集、无限弯曲。穿过视界的任何对象都会被吸到奇点处。对于观察者来说,无论如何,到达奇点就是终点——任何身体和器械都无法抵抗无穷大的潮汐力。
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到达奇点所需的时间取决于黑洞的大小。这个时间等于1.54×10–5乘以黑洞质量再除以太阳质量。[这个时间是从下落的观察者的角度估算的,对于其他观察者来说结论不同。在一个远离黑洞的、静止的观察者看来,下落过程(不夸张地说)将永远进行下去。这是围绕黑洞的时空严重扭曲所产生的另一个效应。]
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对于质量为太阳两倍的典型的黑洞来说,从视界到奇点的旅行大约需要3×10–5秒。对于质量为太阳1 000倍的典型的黑洞来说,下落的最长时间将是0.0 154秒。在这两种情况下,观察者都将在穿越视界时死去。
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然而,对于质量为太阳7 000万倍的黑洞(就像可能存在于仙女座星系中心的黑洞)来说,从视界到达奇点的时间是1 100秒(约18分钟)。观察者在向奇点下落的18分钟里,几乎全程的潮汐力都是可以忍受的。只有在最后一瞬间,确切无疑的死亡才会来临。
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进入黑洞的人的最终命运诡异而恐怖。在达到奇点前的最后一瞬,潮汐力将无限地增长。骨骼和肌肉都解体了,随后细胞和原子的构架也崩溃了,人体将被拉成一根像意大利面条一样的形状,长度永不停息地增长,直径永不停息地变小。随着面条的长度延伸至无限长,其直径变得比最细的线的直径还要短(从内部看,黑洞的半径无穷大)。人体最终的体积为0。进入黑洞的人体将变形为欧几里得的理想直线。
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(下落的观察者看到的所有景象很可能是令人失望的。我猜想,你会期待看到奇点,至少看到那些以前进入的对象——这些对象已经解体,被拉伸成体积为0的、光线一样的面条。遗憾的是,先前解体的对象——包括构成黑洞的星体本身——发出的光线,永远不能射入后下落的观察者的眼睛里。你只能看见在你之后穿过视界的对象。奇点恰如梵天——在你变成它的一部分以前,它是不可见的。)
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恐怕没有人喜欢做这个实验,但这个实验是可以想象的,这关涉黑洞内部的“实在性”。一个下落的观察者肯定有时间拍照片,做实验,把这些实验写在日记里。对他来说,毫无疑问,这个经历是实在的。
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关键问题在于,无论观察者用什么办法,他都无法把自己的经验传达给外界的我们。这些经验无法融入人类经验的共同体中。这是否构成关键性的差别?如果你觉得构成了,设想一下这个场景:地球掉进了这个巨大的黑洞,在18分钟里,每个人都会意识到自己处于黑洞中。
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有些人强烈地认为,以上讨论足以证明黑洞的内部是实在的(假定广义相对论是正确的)。一个无论用什么办法都不能检验的假说(比如庞加莱的夜间倍增)截然不同于一个仅仅是很难检验——甚至需要检验者自杀——的假说(比如关于黑洞内部的天体物理学)。科学是可检验的假说,这些假说以某种方式构成一种差别。庞加莱的倍增是一个幻想,因为这个假说不会构成任何差别。相反,如果你进入一个黑洞,有些事会发生,这些事将证实或者反驳广义相对论。
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他人心灵
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认知科学研究心灵,这门科学涉及许多不可检验的实体。“他人心灵”问题是哲学家提出的一个古老的问题:我们如何知道别人和我们一样具备意识和感觉?每一个他人都可能是一个类似于机器人的东西,他们只是按照编好的程序说话和反应。你如何证明实情并非如此?
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他人心灵的问题可以用一个庞加莱风格的思想实验来表达。假定昨晚除了你以外的所有人都丢失了灵魂(或者意识、心灵),他们的行动一如既往,但是内心独白(姑且用这个说法)彻底消失了。你有什么办法辨别这种情况? (或者换一个假定:世界上半数的人有灵魂,而其他人没有灵魂,我们如何分辨谁有灵魂、谁没有灵魂?)
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当然,别人会谈论他们的爱、恨、苦、乐,但是这不能说明任何问题。我们必须假定,所有我们观察到的各种各样的人类行为,都是不具备意识的机器人同样能够完成的。如果他人的意识是一个幻象,这个幻象就是一个完美的幻象。
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我们需要做的是设计一些巧妙的问题,利用这些问题找出那些所谓的机器人的破绽,揭示出他们没有真实情感的事实。也许你会说,其他人也在思考和讨论他人心灵问题,这个事实本身就证明他们是有心灵的。然而,机器人并不介意真实的意识是否存在,他们甚至会怀疑真实的意识存在的可能性。因此,它们也能对他人心灵的存在提出猜疑,但这个标准不足以证明假说中的机器人的状态。
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可以用归纳推理来论证他人心灵的存在。我们每个人都知道自己在许许多多的方面与人类的其他几十亿成员相似。由于我们知道自己是有心灵的(理应如此),所以我们很自然地推断,其他人也是如此。这个归纳并不可靠,因为这是一个外推,而外推仅以一个已知的心灵为基础。因此,我们的问题是寻找一个客观性的检验。
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这个检验必须是这样一种形式:“进入另外一个人的头脑”去感受他有(或没有)什么感受。超感知能力也许可以做到这一点——如果超感知能力存在的话。另外,将来人类也许会发明某种试验方法,把一个人的大脑与另一个人的大脑以人工方式连接在一起,通过这种方法感受他人的感受。然而,即使有这种奇异的手段也不足以彻底消除怀疑。依然不能排除这样一种可能性:其他人的大脑都是机器大脑,它们也能发出“脑波”“前兆”“震颤”等,而唯有你真正具备意识,能对它们发出的信号做出反应。
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大多数哲学家承认,其他人是否有意识是严格地不可知的。有些哲学家更进一步,他们论证说,意识与对意识的完美模拟完全相同。大多数人反对这种看法。你很可能认为,即使承认通过观察和实验,无法区别具备意识和不具备意识这两种情况,二者还是有区别的。这个反驳有道理吗?
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