黑洞之謎
一個光亮的恆星為什麼會變成黑洞?答案是恆星衰老了。恆星的成份多為氫氣,也就是讓興登堡號(Hindenburg)這樣的飛船飄浮不墜的輕質物質。氫就是讓恆星發光的燃料。每個恆星的內部都在進行核融合反應,有點像連續引爆氫彈那樣,將氫氣轉化為能量:光與熱。恆星在「燃燒」氫氣時,必得面對一場拉鋸戰:一方面恆星內部的熱壓力會促使恆星擴張,就像把氣球吹大那樣:另一方面,恆星本身重力的拉扯力又促使恆星縮回來。因此恆星在發熱時,這場拉鋸戰是陷於膠著狀態的,恆星的大小也不會起變化。但一旦核反應停止,恆星就得對重力讓步,因而整個崩潰下來,就像氣球洩了氣一樣。黑洞就是一種重力超強的星體,吸取一切的物質與能量,其重力強到連光子都無法從中逃脫。
黑洞的界限就是所謂的“事件地平面”,它是一種數學上的表面界限,在非自轉的黑洞中為完美球面,若黑洞快速自轉,則呈橄欖球狀。而事件地平面的半徑取決於黑洞物質的總質量。一顆質量與太陽相當的黑洞直徑約 5 公里,質量為太陽 100 倍的黑洞直徑也不過 500 公里,若質量只有木星大小,約太陽的 1/1000,則其直徑僅 2.5 公尺。質量為太陽大小的黑洞,在接近黑洞附近時其重力潮汐十分巨大,所以在人到達事件地平面幾百公里前,便已經被拉扯成麵條那樣細長的碎片了。但是對於超巨質量的黑洞來說,雖然其質量可能達太陽的數十億倍,在事件地平面附近的重力潮汐力反而可能非常小,人或許有脫逃的機會,能夠穿越這個單向的屏障
黑洞作時光旅行可能嗎?黑洞只可能用於進入未來!就目前所知,在我們的宇宙中,似乎不可能回到過去。依照愛因斯坦的廣義相對論與哈佛大學物理學家 Pound 及Rebka 的實驗證明,在重力場中,外部的觀察者會看到強重力場中的時鐘走的較慢,這類似於狹義相對論中時間延遲 (time dilation)的效應。兩者之間沒有其他任何相對運動。也就是說,若 A 為朝向黑洞之強重力場中運動的人員,並且固定每秒鐘發出一個光波訊號,在遠距離外的 B 觀察者所看到 A 人員發出的光波訊號間隔時間會越來越長,從一秒鐘到一分鐘、一小時甚至更長。當 A 越接近黑洞的事件地平面,遠方觀察者 B 所看到的光波訊號間隔越長,也只有能量更高的光子可以脫離黑洞的重力場。當 A 穿過事件地平面進入黑洞後,最後一個發出的光波訊號會以幾乎無限大的紅位移傳送出來。