想來場星際穿越般的超空間旅行？旋轉黑洞可以當傳送門

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以黑洞為門戶、前往另一個維度、時空或宇宙是科幻作品中最受歡迎的場景之一。而這種幻想也許比我們之前預想的更接近現實。

研究人員表示，旋轉黑洞可以用作超空間旅行的門戶，麻省大學達特茅斯分校的一項研究發現，只要黑洞夠大、旋轉速度夠快，就能實現「溫和」的超空間旅行

黑洞大概是宇宙中最神秘的天體之一。它們是瀕死恆星在引力作用下發生無限坍縮的產物，這一過程最終會生成真正的奇點，即整個恆星被壓縮到一點上時，便會成為一個密度無限大的物體。

奇點密度極大、溫度極高，相當於在時空面上鑽了一個洞，或將使超空間旅行成為可能。也就是說，我們可以在時空中走一條捷徑，從而在短時間內實現宇宙尺度的移動。

研究人員此前認為，任何宇宙飛船要想將黑洞作為時空旅行的門戶，都必須應對大自然最猙獰的一面。奇點的高溫和密度將使宇宙飛船經歷一系列的痛苦，在潮汐作用下，宇宙飛船會被不斷拉長、壓縮，直到最終化為蒸汽、煙消雲散。

電影《星際穿越》以諾貝爾獎得主、天體物理學家基普?索恩所著的一本書為藍本，黑洞Gargantua的物理性質是整部電影情節的核心

但麻省大學達特茅斯分校與喬治亞格威內特學院組成的一支研究團隊發現，並非所有黑洞都「生而平等」。例如，假如銀河系中央的人馬座A黑洞體積很大、且不斷旋轉的話，進入其中的宇宙飛船就會面臨完全不同的局面。因為該黑洞中的奇點非常溫和，可以讓宇宙飛船平穩通過。這是由於從理論上來說，旋轉黑洞內部的奇點很「弱」，因此不會對與之發生相互作用的物體造成破壞。

這個事實乍看上去似乎與直覺相悖。但我們可以用日常生活中的經歷來打個比方：如果讓手指從蠟燭的火焰中央快速通過，儘管火焰溫度可能高達2000攝氏度，但手指並不會被燒傷。

這張圖表現了宇宙飛船接近黑洞時、鋼製框架所受物理張力的變化。圖中小圖為大圖的一部分，被放大了很多倍。關鍵在於，飛船所受張力在靠近黑洞時會發生劇增，但並不會無限制增加，因此飛船和乘員在落入黑洞後仍有望存活

20多年來，物理學家高拉夫?肯納和里奧?博科一直在研究黑洞的物理原理。2016年，肯納帶的博士生卡洛琳?馬拉利受克里斯托弗?諾蘭的電影《星際穿越》啟發，試圖驗證電影中主角庫珀（馬修?麥康納飾演）是否能在墜入黑洞Gargantua的過程中存活下來。按電影中的設定，Gargantua是一個快速旋轉的超大質量黑洞，質量約為太陽的1億倍。（電影《星際穿越》以諾貝爾獎得主、天體物理學家基普?索恩所著的一本書為藍本，黑洞Gargantua的物理性質是整部電影情節的核心。）

以物理學家阿莫斯?奧里20年前所做的研究為基礎，再加上自身強大的計算機能力，馬拉利建立了一套計算機模型，能夠模擬宇宙飛船、或任何大型物體落入大型旋轉黑洞後受到的主要物理影響。

結果發現，在各類條件下，落入旋轉黑洞中的物體在穿過黑洞中所謂的內部視界奇點時，都不會受到無限大的影響。不僅如此，在合適情況下，這些影響甚至可以小得忽略不計，物體可以相當平穩地通過這一奇點。

事實上，落入黑洞中的物體也許根本不會受到顯著影響。這樣一來，我們利用大型旋轉黑洞進行超空間旅行的可行性便大大提高。

馬拉利還發現了一點此前未受充分重視的特徵：在旋轉黑洞中，奇點會使落入其中的宇宙飛船不斷受到拉伸或壓縮，且這一周期會越來越快。但對Gargantua這類超大黑洞而言，這種影響的強度卻很小。因此，宇宙飛船和乘員都不會感受到這種影響的存在。

圖為黑洞或蟲洞奇點示意圖。研究人員此前認為，任何宇宙飛船要想將黑洞作為時空旅行的門戶，都必須應對大自然最猙獰的一面

關鍵在於，這些影響的強度並不會無限制地增加。事實上，其強度是有限的，儘管隨著宇宙飛船接近黑洞、所受壓力通常會無限增大。

馬拉利的模型中做了幾點關鍵的簡化假設，在此需予以提及。

其中的關鍵假設是，該模型考慮的黑洞完全與外界隔絕，因此不會受到附近引力源的持續干擾，甚至不會受到任何輻射影響。雖然這一假設將情況簡化了許多，但必須指出的是，大多數黑洞都被塵埃、氣體、輻射等宇宙物質所圍繞，遠沒有這麼簡單。因此，馬拉利的工作自然還需要做進一步延伸，在更真實的黑洞背景下開展類似研究。

馬拉利利用計算機模擬分析黑洞對物體的影響，這在黑洞物理學界是一種很常見的做法。我們顯然不具備在黑洞中或黑洞附近開展實驗的能力，因此科學家必須藉助理論和計算機模擬，才能展開預測、做出新發現，進而豐富我們對黑洞的了解。

來源：新浪探索

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