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5 当停止(第1页)

5当时间停止

关于宇宙,我们已经知道了很多,也做了深入的研究,但随着知识的增长,我们也遇到了出乎预料的障碍。例如,宇宙中有一些区域非常动**,从我们所在的平静一隅得出的法则,很难推广到那些区域。

让我们看一看黑洞周围的区域。这些区域不是宇宙边缘的一小片,有时它们会牵涉一个星系中很大的一部分。有些星系的星系核被巨型黑洞占据,这些黑洞疯狂地吞噬着恒星及其他物质。它们吞下整个恒星时会以接近光速的速度抛出物质,并伴随着极强的X射线或伽马射线暴。这会震撼恒星所在的整个星系,其破坏力是如此猛烈,以至人们很难准确地描述其动态变化。

我们研究出的物理法则能很好地描述稳定状态,其中平衡和规律占据了主导地位。但我们的数学工具,甚至我们的思维结构本身,在处理复杂体系时,尤其是其远未达到平衡条件时,就会很费力。比如,如果太阳系是围绕一个双星系统组成的,也就是说,地球绕着两个太阳公转,而这两个太阳又围绕着其系统的质量中心旋转,那么地球的公转轨道就会非常混乱。这时,就算排除万难满足了出现智慧生命的必要条件,要找出行星运动的规律也是极其困难的,甚至完全不可能。

许多世纪以来,我们一直都忽视这一切,而从自己的平静角落出发去看宇宙,以为存在一个普遍的秩序,并专断地将其推广至全宇宙。不过我们早已醒悟过来,知道这种态度是自以为是,完全出于我们的无知。现代科学告诉我们,宇宙中有许多区域根本就没有规律性;有一些区域我们完全无法了解,不知道其中发生着什么;还有一些区域非常特别,像时间流逝等稀松平常的现象也有着十分不平常的特征。

巴黎公社的时钟

1871年的春天,巴黎经历了诸多起义中的一次。在经历1789年7月14日法国大革命爆发及纷乱的拿破仑时期之后,巴黎人民曾多次表达过自己的不满。1830年7月底的三天里就发生过一次。当时,反对君主制的起义爆发,反叛者在街道上筑起路障,拿起武器对抗军队,起义军宣布波旁王朝结束,并让路易-菲利普一世掌权,他也是法国第一位君主立宪制的君主。1848年再次爆发起义,这一时期整个欧洲都陷于动**之中,2月末,起义者控制了巴黎,路易-菲利普被逼退位,法兰西第二共和国诞生,奴隶制被废除,男性普选权被确立。到了夏天,一场可怕的经济危机严重地影响到巴黎的工人和手工业者,引起了新的起义,这一次,军队用大炮轰开路障,拿破仑·波拿巴的侄子掌权,后通过政变建立法兰西第二帝国,史称拿破仑三世。

巴黎的工人们对1848年的流血事件及起义的悲惨结局愤愤不平,情绪在灰烬中酝酿,只为在普法战争行将结束时爆发。1871年,遭受战败之耻的当局不愿妥协,引发了工人阶级起义。

这是一场真正的新革命,人们追求的是全新的目标:建立一种新型国家形式——公社。起义者废除了常备军,并将武器发给民众。他们为了与过去及雅各宾派的恐怖统治划清界限而烧掉了断头台,为了斩断对帝制的所有怀念而推倒了旺多姆广场上的旺多姆圆柱(亦称“拿破仑纪功柱”)。

巴黎人民想要建立反映自己梦想和期待的全新国家:教育免费且世俗化,大法官和官员由选举产生并且可被罢免,人民代表拿着和工人差不多的工资。这一次一切都要改变:艺术、科学、文学,以及每一个人的生活。

起义的最初几天,公社革命者向所有的公共时钟射击,将它们全部击碎。他们要建立的新世界不应有偷走生命、破坏家庭的时间,那种压迫性的时间即代表他们无法逃脱的命运,他们想借着打破时钟来改变这种命运。

在1789年的法国大革命中,人们特意修改了历法。新时代要和过去一刀两断,就连计算时间的方法也要变。随着君主专制的结束,谎言与奴役的时代也结束了。新月份的名称有一些体现了法国的气候,如雪月、雾月;有一些则体现了主要的农时,如获月、葡月。

这种历法被称为“共和历”,1805年被拿破仑废止,后来巴黎公社重新启用了它——尽管只用了几个星期。但这还不够,切割要进行得更决绝——人们要停止时间并让它重新来过。

那几个月的期望与幻想最终湮灭于鲜血中。失败是惨痛的,死亡人数多达几万,但这种冲天而起推翻一切的企图一直影响着19世纪的社会斗争,并最终导致20世纪初的俄国革命运动。

那段乱世中的一些“疯狂”想法继续流传着,时不时就会出现在文学艺术运动的基底中。

在公社数以千计的社员中,有一位陶瓷匠,他的父亲是一名木匠。陶瓷匠参加过国民自卫军,当过第十三联盟营第三连的连长。他是一名优秀的军人,与夏尔·德·西夫里成了好友,而夏尔的母亲安托瓦内特-弗洛尔·莫泰正是诗人保尔·魏尔伦的岳母。夏尔热爱音乐,他的母亲钢琴弹得非常好。这两个公社家庭来往密切,夏尔和母亲很快就发现陶瓷匠的儿子阿希尔-克劳德·德彪西的天赋,他在夏尔家上过几节钢琴课,9岁就展现出非凡的音乐天赋。这便是法国史上最伟大的作曲家之一克劳德·德彪西的音乐启蒙。

这位年轻的音乐家很快成为巴黎音乐学院最有才华也最不循规蹈矩的学生之一。1894年,刚过30岁的德彪西创作出短小的《牧神午后前奏曲》,许多人认为这部作品开了20世纪音乐之先河。俄国舞蹈家瓦斯拉夫·尼金斯基正是受到德彪西打破音乐传统的启发,于1912年以《牧神午后前奏曲》创作了一出芭蕾舞剧,彻底打破了古典芭蕾的传统,为现代舞打下基础。

年轻的德彪西在其代表作中将音乐变成声音图像,这深刻地改变了音乐中的时间运行,即不依赖任何的律动,也不表现出清晰的节奏,精巧的和弦依赖各种乐器的音色,形成如梦似幻的音乐语言。

也许德彪西这种融化音乐时间的尝试,就参考了他的父亲作为巴黎公社社员的经历,是巴黎公社试图停止时间以改天换地时留下的回响。

时间消失的地狱之所

巴黎公社的社员们不会想到,在起义失败100多年后,富有远见的科学家会从理论上证明宇宙中真的存在时间静止的地方。

2020年的诺贝尔物理学奖同时授予罗杰·彭罗斯、安德烈娅·盖兹、赖因哈德·根策尔,以表彰他们在理解黑洞方面做出的贡献。这三位科学家获此殊荣也表明,黑洞这类十分奇怪的天体在现代科学中正获得越来越重要的地位。

“黑洞”也是爱因斯坦广义相对论的推论之一,但在很长一段时间内,人们都认为它只是新奇的数学形式,没有现实意义。

德国物理学家卡尔·史瓦西40多岁时参加了第一次世界大战,指挥对俄前线的一个炮兵点。1916年(1),他让人送来爱因斯坦将改变物理史的文章,并在战斗间隙钻研不转动完美球形(2)恒星附近的时空弯曲。为了简化计算,他引入了一种新的坐标系。在他的球状对称的时空中,爱因斯坦方程有精确解,而且对每一个质量都能定义一个“史瓦西半径”,小于这个半径就会产生奇点,即时空扭曲到连光都逃不出去。这个半径之内的任何东西都无法逃逸,因为逃逸速度必须超过光速。

爱因斯坦通过书信收到了史瓦西的计算,结论太惊人了,他决定立即以身陷战事的史瓦西之名,将它们报告给普鲁士科学院。这个解很优美,但不管爱因斯坦还是史瓦西都不敢表示甚至不敢想象这个数学式背后隐藏着新型天体,因为已知的任何现象都无法将如此多的物质聚集在如此小的空间内。可惜,两位科学家之间的对话并未持续多久,天妒英才,1916年初,史瓦西病重,几个月之后就去世了。

到20世纪60年代,才有研究提出这样的天体真的存在。罗杰·彭罗斯是最早提出大质量恒星坍缩后会产生引力奇点的科学家之一。在1965年发表的一篇文章中,他提出了一种理论,这一理论在多年以后被认为是新研究领域的出发点。彭罗斯和非常年轻的斯蒂芬·霍金发表了一系列关于此新型奇特天体的重要研究。两位科学家认为,我们的宇宙中存在时空奇点,在那里,时间停滞,失去意义,消失不见。我们是时候去寻找它们存在的信号,研究它们的特征了。

1967年,美国物理学家约翰·惠勒戏谑地将此类天体称为“黑洞”,之前它们一直被称为“暗星”。好像要让双关更明显似的,惠勒还提出了“黑洞无毛”定理,再度凸显其起名的轻佻。从那时起,人们一直在寻找任何能表明黑洞存在的信号,这深刻影响了现代天体物理学。

从定义上说,就不可能直接看到黑洞。它释放的引力是如此强大,以至任何光子都只能落回去,就像我们向上抛出的石块一样。由史瓦西半径确定的面被称为“事件视界”,在这个界限之内,任何信息都无法传播到宇宙其他地方。黑暗之幕将奇点与我们的世界永远分开,从我们的视线中隐去了时间失去意义的地方,仿佛是为了保护我们,让我们不必看到对我们来说自相矛盾的情况。

黑洞与普通恒星或另一个黑洞相互作用的景象令人惊叹,它们会发出各种信号,今天,我们已经能记录并识别这些信号。

从20世纪70年代起,越来越多的这类奇特天体被发现,而且数量每年都在增加。迄今为止已发现的黑洞可分为恒星黑洞和超大质量黑洞两大类,二者的大小、特征、产生的动力和经历的演化都很不一样。

恒星黑洞是密度极大的天体,但它们的体积相对于恒星甚至行星来说实在是太小了。做一个荒唐的类比,如果能找到一种方法把它弄到地球上而不瞬间毁了地球,就算是最大的恒星黑洞,放在巴黎或伦敦之类的大都市的范围内也绰绰有余。不过,这不大的体积内却聚集了几十个太阳的质量,当引力将如此大质量的物质约束在如此小的体积内时,黑洞的密度便高得惊人。

再者,史瓦西半径的球体中质量分布并不均匀,这让事情变得更加复杂。一般认为,所有质量都集中于球体中心的一点,其体积无限小,时空弯曲无限大,是时空的一个奇点。另外,一般也认为大部分黑洞都有角动量,也就是说会自转,因而球体的两极被压扁,物质集中处会形成一个小环形。如此集中的物质产生趋近于无穷大的时空弯曲,这意味着时间和空间在此失去了意义。更麻烦的是,这种点聚集会违反量子力学最基本的原理之一:不确定性原理。

这就是看不到尽头、吞噬周围一切的无底深渊。我们最可怕的上古噩梦成了现实。被视界守护着的区域中隐藏着一片神秘地带,在那里,时间消失了,现代物理学最稳固的原理也被动摇了。

参宿四的精彩终章

参宿四是猎户座的一颗星,在夜空中肉眼可见。它是一颗红超巨星,其亮度变化非常明显,因为它正走过漫长生命的最终阶段。通过大型望远镜,可以看到它的形状略不规则,质量巨大,大概是太阳的20倍重。它的直径非常大,如果把它放在太阳系的中心,那它就会瞬间吞噬水星、金星、地球、火星,并接近木星轨道。

参宿四正在发出明确的信号:支持它燃烧的核燃料即将耗尽,最终的坍缩很快就会到来。它随时都可能爆发,变成一颗巨大的超新星,但谁也无法准确预测这一切将在何时发生。考虑到此类现象特有的不确定性,它的临终痛苦可能还会持续几千年,但可以肯定的是,当它爆发时,将会上演一场令人无法忘怀的表演。

届时,天空中会出现一颗新星,即使在白天人们也能看见这颗新星,而且它比满月更亮。夜幕在几周内将不会降临地球,之后,新星的亮度会慢慢降低,但依然会在几个世纪内可见。爆发的**来临时,这颗巨星的最外层会以极高的速度向各个方向爆发,而最深处的核心受到引力坍缩的挤压,因此将缩成一颗半径几十千米的暗星。地球人可以在600光年之外目睹头顶上这一幕美妙的异象,见证一颗恒星的死亡和一个恒星黑洞的诞生。

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