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黑洞是一種非常奇怪的存在。
他們完全沒道理,他們從何而來?
而當你落入黑洞又會發生什麼事?
恆星大部分是由多到不可思議的氫原子聚集,
巨量的氣體雲被自己的引力所吸引而塌陷。
在它的核心內,核融合將氫原子組合成氦原子,
釋放出極大量的能量。
這股能量以輻射作為存在,反抗著引力向外推,
將兩股力間維持在一個微妙的平衡。
只要核心持續核融合,恆星就能維持足夠的穩定度。
但對於那些比我們太陽質量大上許多的恆星,
核心內的熱能和壓力可以使它們合成更重的元素,
直到它們合成鐵原子。
不像先前提到的原子,產生出鐵原子的過程
並不會產生任何的能量。
鐵在恆星中央組成直到一定程度的量後,
輻射能與重力之間的平衡就瓦解了。
核心開始崩塌。
在若干分之一秒內,恆星產生自爆,
以 1/4 光速移動,
持續餵給核心更多的質量。
宇宙中所有重元素都是在這特別的時刻被創造的,
而後恆星死於這場超新星爆炸。
最後可能會產生中子星,或者當恆星質量夠大時,
整個核心崩塌的質量都落入黑洞。
如果你看著黑洞,你真正能看到的是它的事件視界。
任何東西越過了事件視界,
移動速度必須要比光速快才能逃脫。
換句話說,這不可能。
所以我們只看到了一個不會反射任何東西的黑暗球面。
但如果事件視界是 “黑” 的部份,
那個什麼是黑洞中 “洞” 的部份呢?
奇點。
我們不確定它究竟是怎樣。
一個奇點可能有著無限大的密度,意味著所有物質集中-
在一個沒有表面也沒有體積的點上。
或者是個完全不同的狀況。
目前,我們還不知道。
這就像是個分母為零的分數。
順代一提,黑洞不像是吸塵器把東西吸走。
如果我們把太陽換成個同等質量的黑洞,
對地球並沒有什麼影響,
當然,我們預計會被冷死。
當你落入黑洞時會發生什麼事?
在黑洞附近經過的時間和平常不太相同。
從外面看來,當你接近事件視界時會變慢,
所以你流經過的時間較緩慢。
到達某點時,你看起來就如時間被動結了一般,
顏色慢慢偏紅,然後消失。
當以你為觀測點時,你可以看到整個宇宙
快速前進,類似於看到未來。
現在,我們不清楚接下來會發生什麼事,
但預測會發生以下兩種結果,
一:你死得很痛快。
黑洞將時空大幅度地扭曲,一旦你跨過了事件視界,
就只剩下唯一一個前進的方向。
從字面上看:在事件視界內,
你只有一個方向可以走。
這就像是個小巷子,當你每走一步後面的路就消失。
黑洞的物質非常集中,
從某點來看,即使是幾公分的差距,
在身體的不同部份,可能承受著數百萬倍不同的重力。
在身體的不同部份,可能承受著數百萬倍不同的重力。
你的細胞在身體被拉扯時一塊一塊被撕開,
直到你變成一個原子寬的流動電漿。
二:你死得很快。
在你越過了事件視界後,你很快地會撞上一道火牆,
並在一瞬間被消滅。
上述兩種情況都不怎麼舒服。
你會死多快取決於黑洞的質量。
小一點的黑洞可能會在你尚未到達事件視界就殺掉你,
超大質量的黑洞可能會讓你在事件視界內
逛個一陣子。
從經驗來看,你離奇點越遠,
你救活得越久。
黑洞有著不同的尺寸。
有的質量只比太陽大幾倍,
直徑和小行星一樣。
有的則是超級巨大的黑洞,
每個所知的銀河系中央都有一個,
而且已經被餵食了數十億年之久。
目前,已知的最大黑洞是 S5 0014+81,
是太陽質量的 4 百億倍。
直徑長達 2367 百億公里,
是太陽到冥王星距離的 47 倍。
就算黑洞再怎麼強大,它們最終會經由一個叫做 “霍金輻射” 的過程而蒸發。
就算黑洞再怎麼強大,它們最終會經由一個叫做 “霍金輻射” 的過程而蒸發。
要了解它是怎麼運作的,我們必須說明一下宇宙的真空。
真空中並不是真的空無一物,而是充滿了虛擬粒子,
瞬間產生並瞬間消滅對方。
當這狀況發生在黑洞邊緣時,
其中一部分的虛擬粒子會落入黑洞,
另一部份將會逃離並變成真的粒子。
所以黑洞正在失去能量。
這過程起初發生得很慢,
當黑洞變得越小時則越來越快。
當它質量簡少到如大型小行星一般時,
它會發射出有著一般室溫的熱輻射。
當它縮小到一個山脈的大小時,它會散發出同太陽一樣的溫度的熱輻射。
而在它生命的最後一秒,黑洞變成輻射蒸發掉了,
其中會伴隨著數十億倍核彈爆炸的能量,
但這過程非常地緩慢。
目前已知最大的黑洞要花上 10^100(googol)年才會蒸發。
這久到當最後一個黑洞蒸發時,
沒人可以親眼見證。
遠在發生之前宇宙就會變得不適合居住。
這還不是故事的結尾,
還有更多有關黑洞好玩的事情。
我們將會在 part 2 探討它們。
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Julian Lai 的爛翻譯