黑洞里面有什么?霍金是如何回答的?
霍金认为,宇宙中的一些事实可能比任何科幻作家的疯狂想法都要奇怪,比如黑洞。这是已知宇宙中发现的最奇怪的天体黑洞。这是很久以前提出的。这个人就是约翰·米歇尔,他在1783年提出了关于黑洞的猜想,比爱因斯坦出生早了96年。他提出,如果有人向天空发射一颗子弹,子弹最终会因引力而减速落回地球。然而,当子弹的速度大于每秒11公里时,地球引力将无法将子弹拉回。这是地球的逃逸速度。宇宙中每个天体由于质量不同,逃逸速度也不一样,但是光可以轻易逃逸任何天体,因为它的速度太快了。
那么,如果宇宙中有一个天体的质量足够大,密度足够小,那么它的表面就会以超过光速的速度逃逸。连光都无法从这个天体中逃逸,所以我们看不到它。
米歇尔称其为“暗星”。这颗“暗星”有一些我们根本想不到的物理性质,但他的理论在当时太先进,无法深入研究。直到100多年后,德国科学家卡尔·史瓦西在一战停战的战壕里,利用爱因斯坦的大质量恒星方程的精确解,我们重新发现了米歇尔提到的“暗星”,在宇宙中的恒星质量达到一定水平之后。就会形成这样一个神奇的球。任何穿过他的东西都会被他吸入,包括光。史瓦西计算了魔球的半径。如果把太阳压缩成三千米大小的球体,或者把地球压缩成半径一厘米左右的玻璃球大小,那么太阳和地球就会变成这样一个神奇的球体。这个半径叫作史瓦西半径。
直到1967年,约翰·惠勒称这个物体为黑洞。这个词很新颖,很快就流行起来了。霍金对黑洞充满兴趣。他在黑洞研究上投入了大量的精力。黑洞周围有一个边界叫视界,可以看作是一个时空边界。在这个地方,引力刚好强到可以把光拽回来,阻止它逃逸。
这有点像坐独木舟过河。你的正前方有一个大瀑布。如果你离瀑布很远,只要迅速向反方向划去就能逃脱,但如果你离瀑布很近,一旦进入瀑布的水域范围,就逃不掉了。