科幻电影中的科学——不懂“黑洞”还想穿越星际？

2016年08月16日08:14 来源：人民网-科普中国

黑洞形成图图片来源：科技日报

面对浩瀚的宇宙，人类从未停止探索的步伐，与之相关的科幻作品层出不穷，其中不乏对未知的思考与大胆畅想。

2014年上映的《星际穿越》为我们讲述了一个人类为了摆脱生存危机而进行星际探索的故事。影片中男主角库珀穿越虫洞到达遥远星系，在黑洞中利用引力为女儿传送摩斯电码，最终改变了人类命运。那么在现实世界中人类对黑洞的了解到底有多少？进入黑洞之后，真的可以遇到奇点进入第五维空间吗？下面，我为你揭晓这些答案。

影片中，当库珀来到位于土星附近的黑洞时，惊异地发现眼前的黑洞是一个三维球体，并不是自己想象中的那个黑窟窿。当然，这是电影中对黑洞的视觉化处理。其实，现实中的黑洞也不真的是个洞，而是一种密度极高、体积极小的天体，一般由恒星演化而来。我们知道太阳的半径是七十万公里，假如它变成一个黑洞，半径就会大大缩小，缩到大概只有三公里，而地球就更可怜，直径六千多公里的地球如果变成黑洞，直径将塌缩到只有几毫米！

当然，并不是所有恒星都可以变成黑洞的，地球就更没戏了。黑洞一般是由质量大于太阳10倍以上的恒星演化而来。暮年的恒星，因为核聚变反应的燃料耗尽而死亡，由于没有外部力量来对抗引力，恒星残骸便逐渐塌陷，在这之后，恒星半径不断减小，密度不断增大。我们知道恒星质量越大，引力就越强，当恒星半径收缩到小于某个值时，引力就变得巨大，能吸纳周围的一切物体，甚至连光都无法逃逸。既然光无法跑出来，我们自然看不到这个天体，所以黑洞是“黑”的，因此我们也无法直接观测它，只能观测到它对其他实物的影响，从而间接得知它的存在和相关数据。很多科学家甚至相信，所有大型星系的中心都会存在超大质量的黑洞，其中也包括我们所在的银河系。这些黑洞的质量大小不一，能达到几百万到几百亿个太阳质量。