黑洞之谜

【美国《纽约时报》６月９日文章】题：物理学家理论与奇想中的黑洞之旅
虽然带有科学幻想的色彩，但是，物理学家们现在越来越相信他们能够弄清黑洞这个神奇时空中的奥秘。物理学家们并非要真的进行一次直接探访（这在目前是不可能的），也不是依赖于试验与观察，而是借助于相对论，借助于高深玄妙的数学工具向黑洞步步逼近。
黑洞被认为是一种由比太阳还大的恒星爆炸后塌缩而成的特殊天体。其中引力之大使任何物质包括提供其内部活动线索的信号波都无法逃逸。
上个月在艾伯塔省班夫市召开的一次有１００多位理论物理学家参加的有关黑洞的研讨会上，加拿大资深的相对论者、艾伯塔大学的沃纳·伊斯雷尔博士和他的同事、加利福尼亚理工学院埃里克·波伊森博士提出了到黑洞探秘的奇妙设想。他们正在求解广义相对论方程，即爱因斯坦的引力理论，这一理论可说明象黑洞这类大质量物体的特征。
关于如果宇航员落人黑洞将会怎样的问题，到会的物理学家一致认为，一旦通过所谓的视界，即黑洞的第一边界，这个倒霉的宇航员虽然再也不能向外界发出任何信息，但是，他还能够收到从外界传来的信号。伊斯雷尔说：“他所处的那个位置，光还能进入黑洞，因而他往上还能看到头上闪闪发光的群星。”但是他看到的群星都略微泛蓝，伊斯雷尔解释说，这是由于黑洞的巨大引力使入射光发生变化。
相比之下，宇航员往下看到的则是一个漆黑的无底洞。伊斯雷尔博士说，如果宇航员落入黑洞这个怪物之口，“他将糊里糊涂地一落千丈，大约半小时后进入内界”。这是黑洞的第二边界，也是黑洞核心的标志。
由于黑洞强引力场具有相对论效应，因而引人注目的是，如果宇航员从安全位置开始这致命的一落，对观察者而言，他们看到宇航员下落得越来越慢，总达不到黑洞的视界。同时，以观察者的眼光看，宇航员所带的钟表上的指针都无一例外地慢下来。然而宇航员自己却察觉不出任何变化。对他来说，时间仍在正常地流逝，他的钟表也将一如既往地滴滴答答。
接下来伊斯雷尔又变魔法般地为这位交恶运的宇航员勾画出一幅更加生动的画面。他说：“在他接近核心之际，他将从外界收到暴风雨般强大的信息。而碰击到黑洞核心的感觉可能比以每小时９０英里的速度撞到砖墙上的感觉更糟糕。”他说，从现在到今后整个宇宙未来的历史在这个宇航员看来不过就是那么一瞬。而实际上，这正是相对论的效应。
根据伊斯雷尔和波伊森的计算，黑洞中将充满“引力波细雨”。爱因斯坦的理论预言，这种引力波携带引力能，以脉动存在于这个时空。通常其强度非常之弱，以至难于检测得到。但下落中的宇航员则丝毫不会怀疑它的存在。
他们从方程式中还指出更为剧烈的相对论效应。伊斯雷尔说，当引力辐射落入黑洞核心时，这个能量将转化成质量，从而使黑洞的质量大大增大。当然外界无从察觉到这一变化，因为根本就不可能有信号传出来。
这样，最终也会使宇宙发生爆炸从而还原到它的初始状态。在宇宙爆炸的最后阶段，伊斯雷尔说，“整个宇宙将基本上被容纳在一个巨大的黑洞之中”。在这个大黑洞中，如果宇航员还没被黑洞的潮汐力所摧毁的话，那么他势必被辐射化作齑粉，最终可以留下的也就是一掠而过的伽马射线。（王驰译）