對科學來說太難了?黑洞救生圈

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


即使是瞬間,在黑洞附近延長生存時間有可能嗎?

“對科學來說太難了?”系列中,我採訪了科學家們關於他們渴望探索但認為無法研究的想法。例如,它們可能涉及超出可能性的機器,例如像星系一樣大的裝置,或者它們可能是完全不道德的,例如像對待實驗鼠一樣對兒童進行實驗。這個專題旨在關注不可能的夢想,科學中看似棘手的問題。然而,“對科學來說太難了?”末尾的問號暗示著沒有什麼是不可能的。

科學家:J. 理查德·戈特,普林斯頓大學天體物理科學教授。


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想法: 黑洞的引力可以撕裂任何墜入其中的物體。然而,是否有可能抵消其引力以延長生存時間?戈特和他的同事認為這是可能的

假設您要墜向一個大型黑洞,其質量是太陽質量的 13,000 多倍,並且為了簡單起見,假設它既不旋轉也不帶電。如果您頭朝下墜落,“就像被放在老虎凳上拉扯,同時被鐵處女壓碎一樣,”戈特解釋說——您的腳受到的拉力比頭部更強,而您的身體兩側則被擠壓在一起。雖然在這種黑洞中發生“義大利麵化”的時間不到 0.1 秒,“但這僅僅足夠讓疼痛訊號從您的腰部傳到頭部,當您被撕裂時,”他說。

是否有潛水員可以使用的發明來抵抗義大利麵化?戈特和他的同事黛博拉·弗裡德曼·伍茲計算出一個巨大的環可能可以做到。如果這個“救生圈”在您墜落時環繞您的腰部,它的引力會抵消黑洞的引力,將您的身體兩側拉開,同時將您的頭和腳拉近。

問題: 雖然這個救生圈會延長生存時間,但它最終不會挽救您的生命——它只會將痛苦的時間縮短約 26 倍。至少,“速度如此之快,您真的不會知道發生了什麼,”戈特說。

此外,這樣一個浮標的質量將超過 12,800 萬億噸,約為地球質量的兩百萬分之一,大致相當於一個 100 英里寬的小行星。“這在某種程度上超出了 NASA 當前的預算,”戈特說。

解決方案? 這種救生圈不僅可以延遲一個人在潛入黑洞時會經歷的死亡,還可以使敢於冒險的人或探測器能夠比原本的情況更接近中子星或小型黑洞,並仍然安全地從冒險中返回家園。

“亞歷山大港的希羅在公元 100 年之前發明了蒸汽機,當時的人們看到這個並說,‘幹得好,這很有趣,不是嗎,’,沒有人看到它並說‘等等,這可以改變世界。’我們等了大約 1700 年才等到工業革命,”戈特指出。“你永遠說不準——現在看起來像玩具的發明概念可能具有未被認識到的潛力。”

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Charles Q. Choi is a frequent contributor to 大眾科學. His work has also appeared in The New York Times, Science, Nature, Wired, and LiveScience, among others. In his spare time, he has traveled to all seven continents.

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