什么是黑洞?

萨拉和她的父亲站在渡轮甲板上,渡轮在雾蒙蒙的旧金山湾中搅动前行。“看,恶魔岛就这样消失在迷雾中了!”萨拉指着那座黑暗的岛屿说道。她父亲点点头,把夹克裹得更紧了。“它就像一块巨大的岩石,吞噬了整个世界!”

回到埃弗里特中学实验室,萨拉在笔记本上画下了那个雾蒙蒙的岛屿。“哈里斯老师,这让我想到,有没有什么东西能把周围的一切,甚至光都吸进去呢?”她的老师微笑着,拿起一张星图。“萨拉,你刚才问的,正是宇宙中最伟大的奥秘之一。我们称它们为黑洞。”

“这个想法太奇特了,它不是始于望远镜,而是在一场战争中,始于一支笔和一张纸,”哈里斯先生解释道。教室的场景随即切换到一个粗砺的历史背景。“我们必须回到1915年的德国,回到一个正在思考星星的士兵身边。”

“他名叫卡尔·史瓦西,一位在俄罗斯前线服役的杰出物理学家,”哈里斯先生的声音继续道,“当其他人都在战斗时,他却在与一位名叫阿尔伯特·爱因斯坦的科学家提出的一个全新、革命性的想法搏斗。史瓦西曾是个神童,年仅十六岁就发表了他的第一篇天文学论文!”

史瓦西在笔记本上奋笔疾书,脸上带着难得的笑容。他抬起头,看到另一名士兵走进帐篷。“看!爱因斯坦说‘一个从不犯错的人,也从没尝试过任何新鲜事物’,我想我从他的新引力理论中发现了一些不可思议的东西!”

他的数学预测,如果一颗巨星坍塌,它的引力会变得如此之强,以至于任何东西都无法逃脱。“就连宇宙中最快的光也不行!”萨拉敬畏地低声说,“光从太阳到地球只需要八分二十秒,但黑洞会永远困住它。”

五十年来,这都只是一个理论。后来,在二十世纪六十年代,天文学家们发现了一个来自太空的神秘信号:一束强大而无形的X射线,它来自天鹅座的一个恒星。这个名为天鹅座X-一的无形线索,是黑洞吞噬其邻近天体存在的第一个真实证据。

回到教室后,萨拉指着墙上图表中的X射线部分说:“所以他们用你给我们看的那种看不见的光,找到了一个看不见的东西!他们就是这样解决的!”她来接她的父亲笑了。“没错!一个宇宙侦探故事,找到了别人都看不到的线索。”

“引力如此之强,它像透镜一样弯曲光线,形成了一种宇宙光学幻觉,”哈里斯先生解释道。萨拉的爸爸补充说:“而且里面的物质密度令人难以置信。一茶匙的中子星物质,也就是黑洞形成前剩下的东西,就会重达六十亿吨!”萨拉惊呼道:“那比地球上所有汽车加起来还要重!”

“所以黑洞是宇宙中一个引力极强的地方,连光都无法逃脱,”萨拉总结道,并把它写了下来。她看着墙上银河系的宣传画。“哈里斯先生,如果我们的星系中心有一个超大质量黑洞,为什么它没有把整个星系都吞噬掉呢?”