《星際穿越》劇情被驗證？黑洞可充當超空間旅行入口

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在科幻作品中，人類冒險家經常借助黑洞進入另一維度、時間或者宇宙。根據一項新研究，這可能並非科學幻想，而是能夠在將來的某一天成為現實。科學家發現如果黑洞體積足夠大並且不停旋轉，便可以充當超空間旅行的入口。超空間旅行是跨越時空的一條捷徑，能夠在很短的時間內穿越宇宙學尺度的距離。

黑洞可能是宇宙中最為神秘的天體，同時也是科幻作品中的“常客”。在《星際穿越》等科幻作品中，黑洞都充當進入另一維度、時間或者宇宙的入口。隨著相關研究的深入，這一夢想進一步照進現實。

黑洞是瀕死恆星發生引力塌陷的結果。毫無限制的引力碾壓導致奇點的形成。此時，整顆恆星被壓縮進一個擁有無限密度的點。密度和溫度驚人的奇點在時空結構中刺出一個洞，可能為超空間旅行創造機會。超空間旅行是跨越時空的一條捷徑，能夠在很短的時間內穿越宇宙學尺度的距離。

這部好萊塢科幻大片改編自諾貝爾獎得主、天體物理學家基普·索恩的一部著作。超大質量黑洞“卡岡都亞”是影片情節的核心

科學家此前認為任何試圖將黑洞作為超空間旅行入口的飛船都不得不謹慎對待黑洞的可怕特性，要做好船毀人亡的心理準備。炙熱致密的奇點會導致飛船遭受可怕的潮汐力拖拽和擠壓，最終完成蒸發掉。麻省大學達特茅斯分校和佐治亞格威內特學院的研究人員發現，並非所有黑洞都是一副猙獰的面孔，某些黑洞對訪客非常友好。

如果一個黑洞像半人馬座A*（銀河系中央的超大質量黑洞）一樣擁有巨大的體積並且不停旋轉，飛船的命運將發生戲劇性變化。這是因為飛船面對的奇點非常“溫和”，允許它平安穿過。研究指出旋轉黑洞內部的奇點“軟弱無力”，不會破壞與之發生互動的物體。乍一看，這似乎是一項反常識的結論，但仔細思考，你就能發現其中的玄機。這就像手指快速穿過蠟燭的火苗。只要速度足夠快，便可以做到毫發無損。

科學家此前認為任何試圖將黑洞作為超空間旅行入口的飛船都不得不謹慎對待黑洞的可怕特性，要做好船毀人亡的心理準備

麻省大學達特茅斯分校的研究小組由物理學教授高拉夫·坎納帶隊。近20年來，坎納和同事利奧爾·布克一直對黑洞的物理學特徵進行研究。受科幻大片《星際穿越》啟發，坎納帶的博士生卡羅琳·馬拉裡在2016年進行了一項研究。《星際穿越》由大導演克里斯托弗·諾蘭執導，在全球取得巨大成功。片中，馬修·麥康納飾演的庫珀墜入“卡岡都亞”，一個質量相當於太陽1億倍的旋轉黑洞。馬拉裡希望確定庫珀能否在此過程中存活。

《星際穿越》改編自諾貝爾獎得主、天體物理學家基普•索恩的一部著作。超大質量黑洞“卡岡都亞”是這部好萊塢大片情節的核心。在物理學家阿莫斯·奧利20年前研究的基礎上，馬拉裡利用她卓越的計算能力創建了一個電腦模型，分析飛船或者任何大型物體墜入半人馬座A*這樣的大型旋轉黑洞後遭受的物理影響。

根據她的研究發現，在所有情況下，墜入旋轉黑洞的物體都不會遭受無限大的影響，能夠有驚無險地穿過黑洞內部的奇點。進入黑洞後，物體必須面對奇點，沒有繞行或者避開的可能。在適當條件下，黑洞的影響可能非常小，甚至可以忽略不計，讓飛船舒舒服服地穿過奇點。研究指出墜入黑洞的物體可能不會受到顯著影響。這提高了利用大型旋轉黑洞進行超空間旅行的可行性。

此外，馬拉裡還發現一個此前未被完全認可的特徵：旋轉黑洞的奇點產生的影響會迅速延長拉伸和擠壓飛船的周期。對於“卡岡都亞”這樣的超大黑洞，這些影響可能非常小，飛船和乘客都不會感受到它們的存在。關鍵的一點在於，這些影響不會無限提高。不過，在接近黑洞過程中，飛船受到的壓力往往無限增大。

創建模型過程中，馬拉裡設定了一系列重要的限制條件。首先，模型研究的黑洞完全處於與世隔絕的狀態，不會受到臨近恆星甚至任何墜落異塵餘生的侵擾。雖然這些限制條件讓研究簡單化，但需要指出的是，絕大多數黑洞被宇宙物質環繞，包括塵埃、氣體和異塵餘生。如果想進一步探索，馬拉裡的下一步工作應該是對一個更具現實意義的黑洞進行類似研究。

馬拉裡利用電腦模擬研究黑洞對墜落物體的影響。這種研究方式在黑洞物理學領域非常普遍。現在，我們還不具備進入黑洞或者在黑洞附近進行實驗的能力。因此，科學家通過理論研究和模擬展開探索，以進一步了解、預測黑洞並得出一系列新發現。

它們能扭曲時空（如圖），甚至連光線也無法逃脫它們的引力

黑洞是一個怎樣的存在？

黑洞的密度極高同時擁有驚人的引力，任何形式的異塵餘生都無法逃脫它們的魔爪，哪怕是光線。借助超乎想象的引力，它們讓塵埃和氣體聚集在自己周圍。據信，黑洞的巨大引力就是星系中的恆星圍繞中心運轉的原因所在。但黑洞如何形成，科學家知之甚少。

天文學家認為黑洞可能由規模可達到太陽10萬倍的氣體雲塌陷形成。在這些黑洞中，很多充當了更大黑洞的“種子”，通過碰撞合並形成超大質量黑洞。每一個已知大型星系的中央都潛伏著這樣的超級黑洞。另一種情況是，超大質量黑洞的“種子”來源於質量百倍於太陽的巨型恆星。燃料耗盡後，巨型恆星發生塌陷並形成黑洞。巨型恆星死亡時會發生超新星爆炸，將恆星外層的物質拋射到深空。

來源：漫步宇宙