为了更好地理解黑洞,我们可以设想一个空间曲面,设想一个平整而又柔软的线性二维平面。如果我们往平面上投下一小团物质。平面就会变形或起皱,一粒弹子围绕这个皱面滚动,滚动的轨迹就像行星绕着太阳运动的轨道,根据这种解释(爱因斯坦的创见),重力就是空间结构的畸变。在这个例子中。我们看到,被物质弄弯曲的2维空间变成了3维的物理空间。设想我们生活在一个3维的宇宙空间里,物质将我们的住地畸变成我们的直观所无法感觉的4维物理空间,物质的质量越大,它的重力就越大;平面越褶皱,空间的畸变或弯曲越厉害,以此类推,黑洞是一种无底的深渊。假如你掉进了黑洞,会发生什么事情呢?跟从外面看到的一样,你会觉得下落的时间无限之长,因为在别人看来,你的钟——不管是机械钟还是生物钟——都停止了。但在你看来,你的钟仍在滴答滴答地走动着。假如你能克服引力潮和辐射流的伤害、而且,假如黑洞正在旋转着(这是很可能的),那么,你可能出现在时空上完全不同的另一部分,即空间上的另外某个地方、时间上的另外某个时刻。有人提出空间有一种蛀洞,这种蛀洞有点像苹果上的蛀洞,尽管这种观点尚未得到证实。重力隧道能够提供一种星际的或星系间的通道,让我们以非凡的速度直抵难以抵达的地方吗?黑洞能作为时间机器为人类服务。,把我们带到遥远的过去和无穷的将来去吗?这些设想正在被认真、严肃、周密地讨论着。这个事实表明,宇宙是多么超现实的啊!
从根本的意义上来说,我们都是宇宙之子。试想。在炎热的夏天,你仰望万里无云的天空,阳光炙烤着你的面孔,如果你直视太阳。该是一件多么危险的事啊!太阳离地球足足有1.5亿公里远,但是我们尚能感觉到其巨大的威力。如果我们处在太阳炽热而发光的表面,或进入熊熊燃烧的核火炉中心,我们又将感觉到什么呢?太阳给予人类以温暖,养育着人类,使人类得到光明。是它使地球富饶肥沃,它的强大力量是人类的实践活动所远远不可及的。鸟儿欢快地迎接日出,甚至某些单细胞的生物也有趋光的本能。我们的祖先把太阳奉若神明⑨,这是何等的聪明!但在宇宙之中,太阳只不过是一颗普通的、甚至是平凡的星球。如果我们应该崇拜比自身强大的力量的话,难道我们不该去崇敬太阳和其他星体吗?这种敬畏之心,深深地隐藏在每一位天文调查者之中,有时埋藏得如此之深,以致研究者自己常常没有觉察到它的存在。
银河系还是一个尚未探索的充满神奇的星体的世界。虽然我们对银河系进行过初步的探索,而且正碰到过其中的一些星体,有几个与我们所了解的星体相似,有些则古怪到超出了我们所能想象的程度,但是,我们的探索才刚刚开始。以往的探索航行表明,我们对银河系的许多非常有趣的星体至今仍然一无所知,无法预言。在银河系以外不远的地方,几乎可以肯定存在着行星,它们环绕着麦哲伦星云中的恒星运转,环绕着银河系周围的球状星团中的恒星运转。银河系可能是一个巨大的螺旋形世界,拥有4000亿个星球,此外还有正在坍塌的气体云、正在收缩的行星系、发光的超巨星、稳定的中期恒星、红巨星、白矮星、行星状星云、新星、超新星、中子星和黑洞。我们这个星球上的物质、我们这个星球的形态及其大部分特征,是受生命与宇宙间深刻的内在联系所制约的。这个问题,我们从研究地球本身人手,已经逐步弄清,将来一定会在研究整个银河系行星世界的过程中进一步弄清。
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①人们原先认为质子是均匀地分布在电子云中,而不是在原子中心聚集成带正电荷的原子核。原子核是剑桥大学E·卢瑟福发现的,他发现某些撞击的粒子沿着它们入射的方向反弹回来。卢瑟福评述说:“这是我一生中所发生的最不可思议的事件,几乎就像向一张纸发射的一发15英寸的加农炮弹反弹回来打中你自己一样的不可思议。”
②作这一计算的想法很古老。阿基米德的《数沙人》是这样开头的“有一些人,像济若王他们认为沙子的数目是无穷的,我所说的沙子不仅是指锡拉立兹周围和西西里其他地方的沙子,还包括任何地方,不论有没有人居住的地方所发现的所有的沙子。还有一些人,他们并不将其看为无穷,而只是认为没有一个已命名的数大到足以超过其值而已。”阿基米德接着不仅命名了这个数,而且估算了它。后来他问到,当时所知的宇宙能容纳多少一粒挨着一粒排列起来的沙子?他的估计是1063 ,这与1087个原子恰巧相当接近。
③比太阳重的星体在它们最后的演化阶段会达到更高的中心温度和压力。它们能够不只一次地从灰烬中再生,利用碳和氧作为燃料合成更重的元素。
④阿兹台克人(墨西哥印第安人)曾经预言过“当地球变得疲惫不堪……当地球的子孙后代已经完结”的时刻,他们相信,到了那一天,太阳将从天空坠落,星星将从天空中抖落下来。
⑤指玛雅人(maya)族,印第安人的一个种族。
⑥穆斯林的观测者也注意到这颗新星,但在所有的欧洲纪年史中对此都没有提到过一个字。
⑦开普勒在1606年出版的一本书《新星》中,对超新星是宇宙中原子的某种偶然联结表示怀疑。他写道:“……这不是我的看法,而是我妻子的看法:昨天,当我写作疲倦时,被叫去吃晚饭,我要的一盘沙拉已放在我的面前。我说:‘好像只要锡盘、莴苣叶、盐水、醋、油和蛋片永远在空中到处飞翔,最后可能偶然会成为一盘沙拉’。我亲爱的妻子回答:‘是的,但不会像我的这一盘这么可口’。”
⑧1g是物体在地球表面下落时所具有的加速度,约为10米/秒2。下落的石块1秒钟后速度将达到10米/秒。2秒后达到20米/秒、如此等等、直到碰到地面或由于空气的摩擦阻力而减慢。在重力大得多的地方,下落物体的速度也将相应增大许多。在加速度为10g的地方,1秒钟后速度达10×10米/秒=100米/秒,2秒后为200米/秒,以此类推。此时稍微绊一下就可能会致命的。由重力引起的加速度通常用小写g表示,以与牛顿的引力常数G相区别。G是宇宙各处引力强度的度量,不单单是指我们所讨论的地球或太阳的某个地方(两个参数的数量关系为F=mg=GMm/r2,g=GM/r2。其中F为重力,M为行星或恒星的质量。m为下落物体的质量,t为下落的物体到行星或恒星中心之间的距离)。
⑨古代苏摩人表示神的象形文字就是星号——星星的符号,阿兹台克人(墨西哥印第安人)神一词为Teotl,它的雕刻文字是一颗太阳,天空叫做Teoatl——神海,宇宙之海。