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两个天体之间距离越远,就会有越多单位的空间同时在膨胀,没有极限。
累计足够大的空间,膨胀速度就会超越光速—可从来没人说过天体物理学浅显易懂。
接下来,就是史瓦西半径的问题。
1915年,爱因斯坦刚刚发表了他的广义相对论,德国物理学家卡尔·史瓦西[21]就用它的公式计算出围绕在任何均匀球形物质周围的引力场强度。
这是令人震撼的成就,不仅因为爱因斯坦的广义相对论公式以难于求解著称,而且因为史瓦西当时身在德军军队中,是在俄国前线躲避子弹时完成的这件事。
另外,他感染上了一种无法治愈的皮肤病,使他迅速地陷入了生命垂危的境地。
他将他的计算结果寄给爱因斯坦之后就过世了。
史瓦西的分析得出了一个看似古怪的结论。
暗示任何物体如果被压缩得够小,都会变成一个黑洞,因为随着密度越来越大,其表面受的引力会增强。
一个物体引力的强度和你与它之间的距离呈负相关—具体来说,和你与其中心点之间的距离呈负相关。
因此,如果你压缩整个物体,使它直径更小,由此缩短了其表面到中心的距离,则其引力会相应地增大。
让我们来看一个例子:如果疯狂的科学家们能够将整个地球压缩到比高尔夫球稍小的程度,那么地表所承受的引力将变得无法抗拒,地球会变成一个黑洞。
与此类似,如果这些科学家能够把你压缩成一个微小的点,比一颗原子的原子核还要小一些,你也会变成一个黑洞。
物体会转变成黑洞的那个临界半径,现在被称为它的“史瓦西半径”
,任何物体的史瓦西半径都是可以算出来的。
起初,科学家们把史瓦西的发现当作怪论而未加理睬,因为他们不愿相信黑洞是真实存在的现象。
但是,他们刚回过头来接受黑洞存在的事实,就有人想起询问可观测宇宙的史瓦西半径会是多少。
这也就是说,你需要将可观测宇宙压缩到多小,它才会转变成一个黑洞呢?
可观测宇宙的质量可以借助观测加以估算,而且我们知道它的大小(我们可以朝任一方向看四百六十亿光年远,因此它的直径是九百二十亿光年)。
当把这些数值代入公式,令人不安的结果出来了,可观测宇宙现在的半径就小于史瓦西半径。
它的大小已经是可以转变成黑洞的大小了。
这一结论或许令人难以置信,因为一个物体当然必须要极为致密才能拥有黑洞的引力,但是,看看我们周围的宇宙,有的是空无一物的宇宙空间。
但这一点恰恰凸显出了史瓦西的计算中另一个奇特之处。
他的分析显示,一个物体的质量越大,它成为黑洞所需要的密度就越小。
例如:如果那些疯狂的科学家能将整个银河系的半径压缩到小于史瓦西半径,其密度会比海洋中水的密度还要小。
而整个可观测宇宙的质量,若是被压缩到了小于史瓦西半径的尺寸,密度不会有多大。
事实上,它应有的密度恰是我们目前观测到的密度。
因此,辩论接下来就发展成:如果你将所有这些因素放在一起考虑—因大爆炸而与我们的宇宙相关联的奇点、宇宙级事件视界以及我们可观测宇宙的半径小于史瓦西半径的事实—你就会被引向看起来躲不开的结论:我们肯定生活在一个黑洞之中。
当然,大多数天体物理学家并不打算承认这一点。
首先,他们提出,大爆炸的奇点与黑洞的奇点并不具有可比性,因为它所在的位置不对。
如果你即将掉进黑洞,奇点会不可避免地位于你的前面,存在于你的未来,但是在我们的宇宙中,奇点处于我们的过去,处于大爆炸发生的时刻。
这是一个巨大的差别。
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