打字猴:1.701740785e+09
1701740785 推理的迷宫:悖论、谜题及知识的脆弱性 [:1701739671]
1701740786 黑洞探测器
1701740787
1701740788 我们来讨论几种从黑洞中获取信息的方案。发射一架NASA(美国航空航天局)风格的探测器进入黑洞,让探测器用无线电传回数据——这不是好主意。无线电波和可见光同属于电磁辐射。无线电信号和手电筒的光柱一样,不能从黑洞里传出。
1701740789
1701740790 另一个容易否决的方案是发射火箭进入黑洞,而后令其返回。一切行星和恒星都有一个逃逸速度,火箭为了脱离星体而不被吸回去,其飞行速度必须超过逃逸速度。然而,黑洞的逃逸速度等于光速。光速是宇宙中物质速度的极限,没有任何东西能超过光速。火箭方案的问题是火箭不可能从黑洞中逃脱。
1701740791
1701740792 我们可以设想制造一部类似于深海潜水器的探测器,为探测器配备探照灯和照相机,通过一根绝对不会断裂的缆绳将它送入黑洞。缆绳固定于——嗯,固定于一个极其巨大而结实的东西上。让探测器拍下照片,然后把它拉出来。
1701740793
1701740794 这个方案行不通。一旦缆绳的原子进入视界,就没有任何物理力可以把它再拉出来,把物质联结起来的电磁力也做不到。宇宙中既然存在黑洞,就不可能有所谓的“绝对不会断裂的缆绳”。
1701740795
1701740796 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。
1701740797
1701740798 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。
1701740799
1701740800 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。
1701740801
1701740802 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。
1701740803
1701740804 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。
1701740805
1701740806 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。
1701740807
1701740808 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。
1701740809
1701740810 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。
1701740811
1701740812 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。]
1701740813
1701740814 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。
1701740815
1701740816 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。
1701740817
1701740818 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。
1701740819
1701740820 (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。)
1701740821
1701740822 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。
1701740823
1701740824 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。
1701740825
1701740826 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。
1701740827
1701740828 推理的迷宫:悖论、谜题及知识的脆弱性 [:1701739672]
1701740829 他人心灵
1701740830
1701740831 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?
1701740832
1701740833 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?)
1701740834
[ 上一页 ]  [ :1.701740785e+09 ]  [ 下一页 ]