第53章 时空穿越技术

西方极乐净土出现了，所有宇宙众生的科技，以及他们的探索历史，尤其是那些，老鼠进化出来的人类……

月净星，非常好奇，那些鼠类人，是如何掌握了，这些技术。

佛道:“探索，历史。这又是一种，什么样的因果报应？其实那些老鼠进化出来的人类，非常的刻苦，因此他们的探索历史，超过了三十亿年，最终他们学会了，时空穿越这种技术。”

天上浮现了，这些文字和画面。

地球上也有，各种各样的探索历史。

1970年，美国的“自由”号人造卫星发现了，与其他射线源不同的天鹅座X-1，位于天鹅座X-1上的是一个比太阳重30多倍的巨大蓝色星球，该星球被一个重约10个太阳的看不见的物体牵引着。

天文学家一致认为这个物体就是黑洞，它就是人类发现的第一个黑洞。

1928年，萨拉玛尼安·钱德拉塞卡到英国剑桥跟英国天文学家阿瑟·爱丁顿爵士（一位广义相对论家）学习。

钱德拉塞卡意识到，不相容原理所能提供的排斥力，有一个极限。

恒星中的粒子的最大速度差，被相对论限制为光速。

这意味着，恒星变得足够紧致之时，由不相容原理引起的排斥力就会比引力的作用小。

钱德拉塞卡计算出；一个大约为太阳质量一倍半的冷的恒星，不能支持自身，以抵抗自己的引力。（这质量称为钱德拉塞卡极限）前苏联科学家列夫·达维多维奇·兰道几乎在同时，也发现了类似的结论。

如果一颗恒星的质量，比钱德拉塞卡极限小，它最后会停止收缩并终于变成一颗半径，为几千英里和密度为每立方英寸几百吨的“白矮星”。

白矮星，是它物质中电子之间的不相容原理排斥力，所支持的。

第一颗，被观察到的是绕着夜空中，最亮的恒星——天狼星转动的那一颗。

兰道指出，对于恒星还存在，另一可能的终态。

其极限质量，大约也为太阳质量的一倍或二倍，但是其体积甚至比白矮星，还小得多。

这些恒星，是由中子和质子之间，而不是电子之间的不相容原理排斥力所支持。

所以它们，被叫做——中子星。

它们的半径，只有10英里左右，密度为每立方英寸几亿吨。

在中子星，被第一次预言时，并没有任何方法去观察它，很久以后，它们才被观察到。

另一方面，质量比钱德拉塞卡极限还大的恒星，在耗尽其燃料时，会出现一个，很大的问题：在某种情形下，它们会爆炸或抛出足够的物质，使自己的质量减少到极限之下，以避免灾难性的引力坍缩，不管恒星有多大，这总会发生。

爱丁顿拒绝相信，钱德拉塞卡的结果。

爱丁顿认为，一颗恒星不可能坍缩成一点。

这是大多数科学家的观点：爱因斯坦自己写了一篇论文，宣布恒星的体积，不会收缩为零。

其他科学家，尤其是他以前的老师、恒星结构的主要权威——爱丁顿的敌意使钱德拉塞卡抛弃了，这方面的工作，转去研究诸如恒星团运动等，其他天文学问题。

然而，他获得1983年诺贝尔奖，至少部分原因，在于他早年所做的关于冷恒星的质量极限的工作。

钱德拉塞卡指出，不相容原理不能够阻止，质量大于钱德拉塞卡极限的恒星，发生坍缩。

但是，根据广义相对论，这样的恒星，会发生什么情况呢。

这个问题，被一位年轻的美国人罗伯特·奥本海默，于1939年首次解决。

然而，他所获得的结果表明，用当时的望远镜，去观察不会再有任何结果。

以后，因第二次世界大战的干扰，奥本海默卷入到，原子弹计划中去。

战后，由于大部分科学家，被吸引到原子和原子核尺度的物理中去，因而引力坍缩的问题，被大部分人忘记了。

1967年，剑桥的一位研究生约瑟琳·贝尔发现了，天空发射出无线电波的规则脉冲的物体，这对黑洞的存在的预言，带来了进一步的鼓舞。

起初贝尔和她的导师安东尼·赫维许以为，他们可能和我们星系中的外星文明，进行了接触。

在宣布他们，发现的讨论会上，他们将这四个最早发现的源称为LGM1－4，LGM表示“小绿人”（“Little Green Man”）的意思。

最终他们和所有其他人的结论是这些，被称为脉冲星的物体，事实上是旋转的中子星，这些中子星由于在黑洞这个概念，刚被提出的时候，共有两种光理论：一种是牛顿赞成的光的微粒说；另一种是光的波动说。

由于，量子力学的波粒二象性，光既可认为是波，也可认为是粒子。

在光的波动说中，不清楚，光对引力如何响应。

但是……

如果光，是由粒子组成的，人们可以预料，它们正如同炮弹、火箭和行星那样，受引力的影响。

起先人们以为，光粒子无限快地运动，所以引力，不可能使之慢下来，但是罗麦关于光速度有限的发现，表明引力对之可有重要效应。

1983年，剑桥的学监约翰·米歇尔在这个假定的基础上，在《伦敦皇家学会哲学学报》上发表了一篇文章。

他指出，一个质量足够大并足够紧致的恒星，会有如此强大的引力场，以致于连光线，都不能逃逸——任何从恒星表面，发出的光，还没到达远处，即会被恒星的引力吸引回来。

米歇尔暗示，可能存在大量这样的恒星，虽然会由于从它们那里发出的光，不会到达我们这儿而使我们不能看到它们，但我们仍然可以感到，它们的引力的吸引作用。

这正是我们，称为黑洞的物体。

事实上，因为光速是固定的，所以，在牛顿引力论中将光类似炮弹那样，处理不严谨。

从地面发射上天的炮弹，由于引力而减速，最后停止上升并折回地面；然而，一个光子必须以不变的速度继续向上，那么牛顿引力对于光如何发生影响。

在1915年爱因斯坦提出广义相对论之前，一直没有关于引力如何影响光的协调的理论，之后这个理论对大质量恒星的含意，才被理解。

观察一个恒星坍缩，并形成黑洞时，因为在相对论中，没有绝对时间，所以每个观测者，都有自己的时间测量。

由于恒星的引力场，在恒星上某人的时间，将和在远处某人的时间不同。

假定，在坍缩星表面有一无畏的航天员和恒星，一起向内坍缩，按照他的表，每一秒钟发一信号到一个，绕着该恒星，转动的空间飞船上去。

在他的表的某一时刻，譬如11点钟，恒星刚好收缩到它的临界半径，此时引力场强到没有任何东西，可以逃逸出去，他的信号再也不能传到，空间飞船了。

当11点到达时，他在空间飞船中的伙伴发现，航天员发来的一串信号的时间间隔，越变越长。

但是……

这个效应，在10点59分59秒之前是非常微小的。

在收到10点59分58秒和10点59分59秒发出的两个信号之间，他们只需等待比一秒钟稍长一点的时间，然而他们必须为11点发出的信号等待，无限长的时间。

按照航天员的手表，光波是在10点59分59秒和11点之间由恒星表面发出；从空间飞船上看，那光波被散开到，无限长的时间间隔里。

在空间飞船上，收到这一串光波的时间间隔，变得越来越长，所以恒星来的光，显得越来越红、越来越淡，最后，该恒星变得如此之朦胧，以至于从空间飞船上，再也看不见它，所余下的只是，空间中的一个黑洞。

然而，此恒星继续，以同样的引力作用到空间飞船上，使飞船继续绕着，所形成的黑洞旋转。

但是由于，以下的问题，使得上述情景，不是完全现实的。

离开恒星越远则引力越弱，所以作用在这位无畏的航天员脚上的引力，总比作用到他头上的大。

在恒星还未收缩到临界半径而形成事件视界之前，这力的差就已经将航天员拉成意大利面条那样，甚至将他撕裂!

然而，在宇宙中存在质量大得多的天体，譬如星系的中心区域，它们遭受到引力坍缩而产生黑洞；一位在这样的物体上面的航天员在黑洞形成之前，不会被撕开。

事实上，当他到达临界半径时，不会有任何异样的感觉，甚至在通过永不回返的那一点时，都没注意到。

但是，随着这区域继续坍缩，只要在几个钟头之内，作用到他头上和脚上的引力之差会变得如此之大，以至于再将其撕裂。

罗杰·彭罗斯在1965年和1970年之间的研究指出，根据广义相对论，在黑洞中必然存在，无限大密度和空间——时间曲率的奇点。

这和时间开端时的大爆炸，相当类似，只不过它是一个坍缩物体和航天员的时间终点而已。

在此奇点，科学定律和预言将来的能力都失效了。

然而，任何留在黑洞之外的观察者，将不会受到可预见性失效的影响，因为从奇点出发的不管是光还是任何其他信号，都不能到达。

这令人惊奇的事实，导致罗杰·彭罗斯提出了，宇宙监督猜测，它可以被意译为：“上帝憎恶裸奇点。”

换言之，由引力坍缩所产生的奇点，只能发生在像黑洞这样的地方，在那儿它被事件视界体面地遮住而不被外界看见。

严格地讲，这是所谓弱的宇宙监督猜测：它使留在黑洞外面的观察者不致受到发生在，奇点处的可预见性失效的影响，但它对那位不幸落到黑洞里的可怜的航天员，却是爱莫能助。

“我们现在对于，黑洞的这些事情，已经有所了解。可是我们，依旧没有，清楚地了解，那些老鼠进化出来的人类，到底是用，什么样的方法，去获取黑洞的引力子。我们希望可以尽早地了解黑洞的引力子，那些老手……不对，是那些老鼠。进化出来的人类，你……到底是如何，实现时空穿越的？”很多宇宙的人类，好奇的问道。

精灵华，变化出各种各样的图形，曰:“广义相对论相关。这又是一种，什么样的因果报应？广义相对论方程，存在一些解，这些解使得我们的航天员，可能看到裸奇点。你们知道，这是为什么吗？”

天上浮现了，这些文字和画面。

他也许能避免，撞到奇点上去，而穿过一个“虫洞”来到宇宙的另一区域。

看来这给空间——时间内的旅行提供了，巨大的可能性。

但是不幸的是，所有这些解似乎都是非常不稳定的；最小的干扰，譬如一个航天员的存在，就会使之改变，以至于他还没能看到此奇点，就撞上去而结束了他的时间。

换言之，奇点总是发生在他的将来，而从不会在过去。

强的宇宙监督猜测是说，在一个现实的解里，奇点总是或者整个存在于将来（如引力坍缩的奇点），或者整个存在于过去（如大爆炸）。

因为在接近裸奇点处可能旅行到过去，所以宇宙监督猜测的某种形式的成立是大有希望的。

事件视界，也就是空间——时间中不可逃逸区域的边界，这是为什么呢？

正如同围绕着黑洞的单向膜：物体，譬如不谨慎的航天员，能通过事件视界落到黑洞里去，但是没有任何东西，可以通过事件视界而逃离黑洞。

记住事件视界，是企图逃离黑洞的光的空间——时间轨道，没有任何东西，可以比光运动得更快……

人们可以，将诗人但丁针对地狱入口所说的话，恰到好处地用于事件视界：“从这儿进去的人，必须抛弃一切希望。”

任何东西或任何人，一旦进入事件视界，就会很快地到达，无限致密的区域和时间的终点。

广义相对论预言，运动的重物会导致引力波的辐射，那是以光的速度，传播的空间——时间曲率的涟漪。

引力波和电磁场的涟漪光波，相类似，但是要探测到它，则困难得多。

就像光一样，它带走了，发射它们的物体的能量。

因为任何运动中的能量，都会被引力波的辐射所带走，所以可以预料，一个大质量物体的系统，最终会趋向于，一种不变的状态。

这和扔一块软木到水中的情况相当类似，起先翻上翻下折腾了好一阵，但是当涟漪将其能量带走，就使它最终平静下来。

例如，绕着太阳公转的地球，即产生引力波。

其能量损失的效应，将改变地球的轨道，使之逐渐越来越接近太阳，最后撞到太阳上，以这种方式归于，最终不变的状态。

在地球和太阳的情形下，能量损失率非常小——大约只能点燃一个小电热器，这意味着，要用大约1千亿亿亿年，地球才会和太阳相撞，没有必要，立即去为之担忧！

地球轨道，改变的过程极其缓慢，以至于根本观测不到。

但几年以前，在称为PSR1913+16（PSR表示“脉冲星”，一种特别的发射出，无线电波规则脉冲的中子星）的系统中，观测到这一效应。

此系统，包含两个互相围绕着运动的中子星，由于引力波辐射，它们的能量损失，使之相互，以螺旋线轨道靠近。

在恒星引力坍缩形成黑洞时，运动会更快得多，这样能量被带走的速率就高得多。

所以不用太长的时间，就会达到不变的状态。

人们会以为，它将依赖于形成黑洞的恒星的所有的复杂特征——不仅仅它的质量和转动速度，而且恒星不同部分的不同密度以及恒星内气体的复杂运动。

如果黑洞就像坍缩形成它们的原先物体那样变化多端，一般来讲，对之作任何预言都将是非常困难的。

然而，加拿大科学家外奈·伊斯雷尔，在1967年使黑洞研究，发生了彻底的改变。

他指出，根据广义相对论，非旋转的黑洞，必须是非常简单、完美的球形；其大小只依赖于它们的质量，并且任何两个这样的同质量的黑洞，必须是等同的。

事实上，它们可以用爱因斯坦的特解来描述，这个解是在广义相对论发现后不久的1917年卡尔·施瓦兹席尔德找到的。

一开始，许多人（其中包括伊斯雷尔自己）认为，既然黑洞必须是完美的球形，一个黑洞只能由一个完美球形物体坍缩而形成。

所以，任何实际的恒星，从来都不是完美的球形，只会坍缩形成一个裸奇点。

然而，对于伊斯雷尔的结果，一些人，特别是罗杰·彭罗斯和约翰·惠勒提倡一种，不同的解释。

他们论证道，牵涉恒星坍缩的快速运动表明，其释放出来的引力波使之越来越近于球形，到它终于静态时，就变成准确的球形。

按照这种观点，任何非旋转恒星，不管其形状和内部结构，如何复杂，在引力坍缩之后，都将终结于一个，完美的球形黑洞，其大小只依赖于，它的质量。

这种观点，得到进一步的计算支持，并且很快就为大家所接受。

伊斯雷尔的结果，只处理了由非旋转物体形成的黑洞。

1963年，新西兰人罗伊·克尔找到了广义相对论方程的描述，旋转黑洞的一族解。

这些“克尔”黑洞以恒常速度旋转，其大小与形状只依赖于，它们的质量和旋转的速度。

如果旋转为零，黑洞就是完美的球形，这解就和施瓦兹席尔德解一样。

如果有旋转，黑洞的赤道附近就鼓出去（正如地球或太阳由于旋转而鼓出去一样），而旋转得越快则鼓得越多。

由此人们猜测，如将伊斯雷尔的结果推广到，包括旋转体的情形，则任何旋转物体坍缩形成黑洞后，将最后终结于，由克尔解描述的一个静态。

黑洞是科学史上，极为罕见的情形之一，在没有任何观测到的证据，证明其理论是正确的情形下，作为数学的模型，被发展到非常详尽的地步。

的确，这经常是反对黑洞的主要论据：怎么能相信一个其依据只是基于，令人怀疑的广义相对论的计算的对象呢?

然而，1963年，加利福尼亚的帕罗玛天文台的天文学家马丁·施密特测量了，在称为3C273（即是剑桥射电源编目第三类的273号）射电源方向的一个黯淡的类星体的红移。

他发现引力场，不可能引起这么大的红移——如果它是引力红移，这类星体必须具有，如此大的质量，并离地球如此之近，以至于会干扰，太阳系中的行星轨道。

这暗示，此红移是由宇宙的膨胀引起的，进而表明，此物体离地球非常远。

由于在这么远的距离，还能被观察到，它必须非常亮，也就是必须辐射出，大量的能量。

人们会想到，产生这么大量能量的唯一机制看来，不仅仅是一个恒星，而是一个星系的整个中心区域的引力坍缩。

人们还发现了，许多其他类星体，它们都有，很大的红移。

但是它们，都离开地球太远了，所以对之进行观察太困难，以至于不能。

月净星，也对这件事情，感到无比的好奇。

“跟……大轩老师，我……今晚出来的人类，真的是非常的奇怪。难道他们，是那些老鼠进化出来的人类，原来他们，也往生到了西方极乐净土……”一些宇宙的人类，窃窃私语。

“确实他们，真的都是一些鼠类人，他们来自哪个宇宙？来自哪个星星？他们是如何，掌握时空创业的科技。以及，时空创业的技术。他们是如何了解，时空创业的？他们又是如何，进行各个宇宙穿梭。”很多宇宙的人类好奇地说道，他们目目相觑。

然后，又面面相觑。

目瞪口呆地看看，那些鼠类人。

很多宇宙的人类，都想了解，这些科学技术知识。

佛道:“专家研究。这又是一种，什么样的因果报应？在地球上他们又是如何研究的，你们都知道吗？德国马克斯普朗克核物理研究所和赫尔姆霍茨柏林中心的研究人员，使用柏林同步加速器（BESSY Ⅱ）在实验室成功产生了，黑洞周边的等离子体。通过该研究，之前只能在太空由人造卫星执行的天文物理实验，也可以在地面进行，诸多天文物理学难题，有望得到解决。黑洞的重力很大，会吸附一切物质。进入黑洞后，任何东西都不可能从黑洞的边界之内，逃逸出来。随着被吸入的物体的温度，不断升高，会产生核与电子分离的高温等离子体。黑洞吸附物质，会产生X射线，X射线反过来，又会刺激，其中的大量化学元素发射出，具有独特线条（颜色）的X射线。分析这些线条，可以帮助科学家了解，更多有关黑洞附近等离子体的密度、速度和组成成分等信息。在这个过程中，铁起了非常关键的作用。尽管铁在宇宙中的储量并不如，更轻的氢和氦丰富，但是，它能够更好地吸收和重新发射出X射线，发射出的光子，因此也比其他更轻的原子，发射出的光子具有更高的能量、更短的波长（使得其具有不同的颜色）。铁发射出的X射线，在穿过黑洞周围的介质时也会被吸收。在这个所谓的光离化过程中，铁原子通常会经历几次电离，其包含的26个电子中，有超过一半会被去除，最终产生带电离子，带电离子聚集成为，等离子体，研究人员，可以在实验室中重现了，这个过程。实验的核心，是马克斯普朗克核物理研究所，设计的电子束离子阱。在这个离子阱中，铁原子经由一束强烈的电子束加热，从而被离子化14次。你们知道这一切，又是为什么嘛？这又是一种，什么样的因果报应？”

天上浮现了，这些文字和画面。

实验过程如下：一团铁离子（仅仅几厘米长并且像头发丝一样薄）在磁场和电场的作用下被悬停在一个超高真空内，同步加速器发射出的X射线的光子能量，被一台精确性超高的“单色仪”挑选出来，作为一束很薄，但却集中的光束施加到铁离子上。

精灵曰:“等离子体。这又是一种，什么样的因果报应？地球上的研究，非常的透析。你们也当，仔细地了解这些知识，实验室测量到的光谱线与钱德拉X射线天文台和牛顿X射线多镜望远镜，所观测的结果相匹配。也就是说，研究人员在地面实验室，人为制造出了，太空中的黑洞等离子体。这种新奇的方法，将带电离子的离子阱和同步加速器辐射源，结合在一起，让人们可以更好地了解，黑洞周围的等离子体或者活跃的星系核。研究人员希望，将EBIT分光检查镜和更清晰的第三代（2009年开始在德国汉堡运行的同步辐射源PETRAⅢ）、第四代（X射线自由电子激光XFEL）X射线源结合，将能够给该研究领域，带来更多，新鲜活力。”

月净星，无比仔细地研究，这些事情，希望可以彻底地了解，时空穿越技术……