科学家告诉你:你在太空中时,没人能听见你的尖叫声;但如果你正跌落一个黑洞时,不仅别人听不见你的尖叫声,连你自己也听不见自己的叫声!
根据所谓的「渐进寂静假设(asymptotic silence hypothesis)」,在黑洞附近的时空会变得异常扭曲,因此任何讯号,包括光和声音,都不能传播到任何可以察觉的距离外,即使是从你的嘴巴传至耳朵也是一样,所以将完全听不到任何声音。
在2005年2月11日出版的物理评论快讯(Physical Review Letters,PRL)中(Phys. Rev. Lett. 94, 051101),美国迈阿密大学(University of Miami)Lars Andersson等人利用电脑模拟从大霹雳奇点产生的二维时空,让不同区域的空间可以用不同的速率扩张。结果发现不仅是黑洞的奇点(singularities),甚至是在大霹雳(big bang)起始点的当时,上述的假设都可以成立,也就是说,他们的模拟可以捕捉奇点大部分真正的行为模式。这对了解「奇点」的概念很重要,而且可以在相对论(大尺度)与量子力学(小尺度)之间,取得一个比较正确而和谐的解释。
所谓的奇点,是指在非常小的空间中,集中了非常大的质量;科学家认为大质量恒星生命末期塌缩之后,便会形成一个这样的奇点,也就是黑洞。但是,到目前为止,科学家对奇点的详细性质,只能从宏观广义相对论来理解;但完整的广义相对论方程式非常复杂,科学家为了要解开方程式,往往必须简化许多数学或物理性质。
不过,俄罗斯科学家曾在1970年代推测:基本上,所有的奇点都存在「渐进寂静」的现象;也就是说:当你朝奇点逼近时,由于附近的时空结构相当扭曲而混乱,往往在瞬间就有非常大的改变,因此任何讯息都只能在一个非常微小的距离内传播,然后就会遇到传播的极限,所谓的「作用圈(sphere of influence)」。在宇宙大霹雳的简易模型中也存在奇点所造成的渐进寂静状况,对现代宇宙论有重大影响,但往往被爱因斯坦相对论的复杂性限制住。
Andersson等人的模拟的时空扩张,就如同电影中时序颠倒的播放一个观测者落入黑洞时会见到的景象,只是他所看到的结果并不只依循时间一个方向。这个结果,不仅证明了俄罗斯科学家的假设,而且他们发现落入黑洞的过程中,观测者行过的轨迹可以不只一条,每一条的差异性都非常大;这种怪象称为「spikes」,很难证明,但可能与在微观尺度下的相对论有关。然而微观尺度往往受量子力学主导。现今有好几个重力量子理论认为:在微观尺度下,时空并不是平滑连续的,而是像不连续的格子状,粒子必须从一个点跳到下一个点。如此一来,相对论与量子力学,或许彼此间就可以相互关连。除了奇点的性质外,Andersson等人还预测大霹雳所造成的spikes,应会造成重力波,而且将来科技再继续进步,就可以侦测到这种spikes造成的重力波。
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