广义相对论有用吗为什么我们没有感受的到( 二 )


以他命名的“史瓦西度规”说,当我们接近黑洞达到一定半径之后,时空弯曲会变得无穷大,这时我们不再像是下缓坡,而是突然从悬崖边上掉下去了——你走得太远了,已经无法找到回家的路 。此即“史瓦西半径”,即黑洞的半径 。任何东西包括光线进入史瓦西半径后将无法逃走,最后一定会被黑洞撕碎吞掉 。黑洞质量巨大,最大黑洞的质量据说超过太阳10亿倍 。看官须知,太阳相当于130万个地球!130万乘10亿,相当于多少,大家可以拿手机自己算下 。如果黑洞是地球,地球大概相当于一粒芝麻 。然后,这粒芝麻上还有很多细菌那么大根本看不见的小人儿,因为没当上处长或者没发财而郁郁一生!
有意思的是,当时所有科学家,包括爱因斯坦本人和证实相对论的爱丁顿,全体断然否认存在黑洞 。爱因斯坦还宣布他可以证明没有任何星体可以达到密度无限大 。黑洞这个名称也是50年之后才由美国物理学家惠勒命名的 。
严格说来,黑洞并非星球,它只是宇宙中的一块儿地方,这地方跟宇宙互不通连,黑洞视界将它们彻底分隔 。黑洞视界以外,光可以任意相互联系,就是说我们可以看见所有的东西,这就是我们的宇宙 。黑洞视界以内,光线不能自由传播,而是向中心集聚,这就是黑洞 。
在黑洞内部,物体向黑洞坠落的过程中,潮汐力越来越大,在中心区域,其引力和起潮力都是无限大 。因此,在黑洞中心,除了质量、电荷和角动量以外,原子、分子等等都将分崩离析,根本不存在我们人类已知的任何“物体” 。在黑洞中心,全部物质被极为紧密地挤压成为一个体积无限趋近于零的几何点,任何强大的力量都不可能把它们分开 。
这就是“奇点”!
广义相对论无法说明“奇点”,量子论才能说明,于是令人啼笑皆非的情况出现了:广义相对论发现了黑洞,却在“奇点”失效,被迫让位给量子论,可广义相对论的发现者爱因斯坦与量子论的发现者玻尔,却水火不相容!
三广义相对论的第三个用处是宇宙常数 。
在爱因斯坦天文学中,宇宙不是膨胀就是收缩 。那宇宙如何在膨胀与收缩之间保持平衡呢?创立广义相对论的第二年,爱因斯坦发表论文《广义相对论的宇宙学应用》,否定传统物理定论“宇宙无限” 。他把宇宙看作一个具有有限空间体积的自身闭合的连续区,推论宇宙在空间上“有限无边” 。这是天文学史上最大胆的推测 。从此,人类对宇宙的研究摆脱了闭着眼睛瞎猜,真正睁开眼进入了现代科学领域 。爱因斯坦认为宇宙在膨胀与收缩之间保持平衡的原因是“宇宙常数”——一个与引力相反,但强度完全一样的斥力,它随着天体之间距离的增大而增强,完全抵消引力,从而让宇宙保持稳定,避免宇宙崩溃 。
这是什么意思?意思就是:爱因斯坦认为宇宙是静态的 。
可1922年俄裔美籍物理学家弗里德曼通过数学计算发现宇宙随着时间在不断膨胀 。1927年,比利时天文学家、顶级桥牌大师乔治斯·勒梅特得出同样的计算结果 。爱因斯坦拒绝接受动态宇宙 。他坚信宇宙是静态的,除了时间变化,其它一切都不变 。因此他尖锐地批评弗里德曼和勒梅特 。这时,哈勃闪亮登场 。1929年,现代天文学之父哈勃观察宇宙深处星云的红移现象后证实,所有星系都在高速离银河系而去,而且,无论我们站在宇宙中哪个星系中,看到的情形也都一样:别的星系也在高速逃离我们所站的这个星系 。距离越远的星系,逃离的速度越大 。这又是什么意思?意思就是,整个宇宙在不断膨胀,即:宇宙是动态的 。
哈勃得意洋洋地把观测结果拿给爱因斯坦看,爱因斯坦当场哑口无言,不得不宣布放弃宇宙常数并公开收回对弗里德曼的批评 。