《星际穿越》剧情被验证？黑洞可充当超空间旅行入口

黑洞可能是宇宙中最为神秘的天体，同时也是科幻作品中的“常客”。在《星际穿越》等科幻作品中，黑洞都充当进入另一维度、时间或者宇宙的入口。随着相关研究的深入，这一梦想进一步照进现实。

黑洞是濒死恒星发生引力塌陷的结果。毫无限制的引力碾压导致奇点的形成。此时，整颗恒星被压缩进一个拥有无限密度的点。密度和温度惊人的奇点在时空结构中刺出一个洞，可能为超空间旅行创造机会。超空间旅行是跨越时空的一条捷径，能够在很短的时间内穿越宇宙学尺度的距离。

科学家此前认为任何试图将黑洞作为超空间旅行入口的飞船都不得不谨慎对待黑洞的可怕特性，要做好船毁人亡的心理准备。炙热致密的奇点会导致飞船遭受可怕的潮汐力拖拽和挤压，最终完成蒸发掉。麻省大学达特茅斯分校和佐治亚格威内特学院的研究人员发现，并非所有黑洞都是一副狰狞的面孔，某些黑洞对访客非常友好。

如果一个黑洞像半人马座A*（银河系中央的超大质量黑洞）一样拥有巨大的体积并且不停旋转，飞船的命运将发生戏剧性变化。这是因为飞船面对的奇点非常“温和”，允许它平安穿过。研究指出旋转黑洞内部的奇点“软弱无力”，不会破坏与之发生交互的物体。乍一看，这似乎是一项反常识的结论，但仔细思考，你就能发现其中的玄机。这就像手指快速穿过蜡烛的火苗。只要速度足够快，便可以做到毫发无损。

麻省大学达特茅斯分校的研究小组由物理学教授高拉夫·坎纳带队。近20年来，坎纳和同事利奥尔·布克一直对黑洞的物理学特征进行研究。受科幻大片《星际穿越》启发，坎纳带的博士生卡罗琳·马拉里在2016年进行了一项研究。《星际穿越》由大导演克里斯托弗·诺兰执导，在全球取得巨大成功。片中，马修·麦康纳饰演的库珀坠入“卡冈都亚”，一个质量相当于太阳1亿倍的旋转黑洞。马拉里希望确定库珀能否在此过程中存活。

《星际穿越》改编自诺贝尔奖得主、天体物理学家基普•索恩的一部著作。超大质量黑洞“卡冈都亚”是这部好莱坞大片情节的核心。在物理学家阿莫斯·奥利20年前研究的基础上，马拉里利用她卓越的计算能力创建了一个电脑模型，分析飞船或者任何大型物体坠入半人马座A*这样的大型旋转黑洞后遭受的物理影响。

根据她的研究发现，在所有情况下，坠入旋转黑洞的物体都不会遭受无限大的影响，能够有惊无险地穿过黑洞内部的奇点。进入黑洞后，物体必须面对奇点，没有绕行或者避开的可能。在适当条件下，黑洞的影响可能非常小，甚至可以忽略不计，让飞船舒舒服服地穿过奇点。研究指出坠入黑洞的物体可能不会受到显著影响。这提高了利用大型旋转黑洞进行超空间旅行的可行性。

此外，马拉里还发现一个此前未被完全认可的特征：旋转黑洞的奇点产生的影响会迅速延长拉伸和挤压飞船的周期。对于“卡冈都亚”这样的超大黑洞，这些影响可能非常小，飞船和乘客都不会感受到它们的存在。关键的一点在于，这些影响不会无限提高。不过，在接近黑洞过程中，飞船受到的压力往往无限增大。

创建模型过程中，马拉里设定了一系列重要的限制条件。首先，模型研究的黑洞完全处于与世隔绝的状态，不会受到临近恒星甚至任何坠落辐射的侵扰。虽然这些限制条件让研究简单化，但需要指出的是，绝大多数黑洞被宇宙物质环绕，包括尘埃、气体和辐射。如果想进一步探索，马拉里的下一步工作应该是对一个更具现实意义的黑洞进行类似研究。

马拉里利用电脑模拟研究黑洞对坠落物体的影响。这种研究方式在黑洞物理学领域非常普遍。现在，我们还不具备进入黑洞或者在黑洞附近进行实验的能力。因此，科学家通过理论研究和模拟展开探索，以进一步了解、预测黑洞并得出一系列新发现。

黑洞的密度极高同时拥有惊人的引力，任何形式的辐射都无法逃脱它们的魔爪，哪怕是光线。借助超乎想象的引力，它们让尘埃和气体聚集在自己周围。据信，黑洞的巨大引力就是星系中的恒星围绕中心运转的原因所在。但黑洞如何形成，科学家知之甚少。

天文学家认为黑洞可能由规模可达到太阳10万倍的气体云塌陷形成。在这些黑洞中，很多充当了更大黑洞的“种子”，通过碰撞合并形成超大质量黑洞。每一个已知大型星系的中央都潜伏着这样的超级黑洞。另一种情况是，超大质量黑洞的“种子”来源于质量百倍于太阳的巨型恒星。燃料耗尽后，巨型恒星发生塌陷并形成黑洞。巨型恒星死亡时会发生超新星爆炸，将恒星外层的物质抛射到深空。