物理学家把有序的相反概念,也就是无序状态称为熵。一个封闭的物质世界系统,不管什么物理变化,全熵量即无序的总量绝不减少,这称热力学第二定律。最后熵达到最大而成平衡状态,这就是所谓的热寂,这时所有能量分布相同,宇宙再也活不起来了。没有运动,也就是没有时间,那么宇宙就不存在了!引力能的熵比核能以及热运动能的熵小得多,通常引力场绝非无序的。不过黑洞把通常共存物体吞噬进去,就使黑洞失去多样性而趋于统一,于是就包含一定的熵,把黑洞引力场转为其他形式就不可能百分之百有用。但黑洞有熵是肯定的。若非这样,投入极大量的无序的东西到黑洞中,岂非全体熵减小了。这就和热力学第二定律相违背了。而黑洞的引力能,可看为存于表面,就像水滴表面张力那样的表面能。倘若给水滴补充能量,它就会激烈震动而分裂。因为面积不够容纳更大的能量。同样的,要是对黑洞施以能量,类似的理由它会震动,用引力波放走能量,因为它不能分裂。它的表面积仍旧和初始界面表面积一样,亦即表面积不能减少,这可称为“不减能”。
黑洞一形成,对应的表面积就是永远不可灭的。再说若黑洞自转或带电的话,其塌缩星的能量便对应增加。因为各个电场互相排斥,要合成一体就需要作功。所以电荷凝缩伴随着电场能量的储存。以后吸收等量反符号电荷,变成中性,就相当于把储存的能量放出。事实上,塌缩星的所有能量包含了寄存的电量。而黑洞有不可灭表面能量,自转能量,电场能量三种。自转能和电场能并非以熵的形式寄存的。旋转速度降低,电荷中性化,就可送出能量,所以只有表面能是熵性的。然而要如何获得其能量呢?在这里提供了“弹道法”。它是把物体射入能层,让它分裂为二。一个跌进了事界,另一个则跑了出来,而跑出的便带走了能层的能量。在浩瀚的宇宙中,存在着天体物理学所称的“黑洞”,它蕴藏着巨大的能量,可以吞噬周围的所有东西。德国法兰克福大学的科学家于是就提出了一个大胆设想,人类可以制造微型人造“黑洞”,以获取核能源。
霍斯特·施托克和马库斯·布莱锡是法兰克福大学理论物理学研究所的著名物理学家,他们相信,利用粒子加速器使氢原子核相互碰撞,可以使氢原子密度不断增强,最终形成一个极微小的“黑洞”,并可以释放出巨大的能量。不过他们认为,现有的粒子加速器能量太弱,不能使氢原子核之间产生强烈碰撞的效果,所以他们把希望寄托在一个新的加速器装置。
两位物理学家制造人造黑洞的乐观设想,同时还基于英国大科学家斯蒂芬·霍金的理论,即黑洞并不一定需要非常大和密度很高才能吞噬其周边的东西,只要黑洞达到了所需的吞噬温度,比太阳内温度高出10亿倍,它就可以吞噬其周围的所有东西。这一理论正在被施托克用来实现自己制造能源的设想,即,要是能向黑洞里扔一个氢原子核,就会产生出10至20个高能光量子。
施托克认为,利用黑洞方法制造核能,将比生产普通核能的效率高1000倍,这是因为从理论上来讲,900%的粒子在黑洞里都可以转换成核能,这一设想如能真正实现,则将来全球每年的能源消耗只需l卡车的海水作为原料就行了。现在,大部分科学家都认为这个设想不太可能实现,因为利用LHC装置的能量来制造黑洞,连施托克自己也不能描述设想中的黑洞核电厂的具体技术细节。
189年,英国科幻小说家威尔斯的经典名作《时光机器》问世。此后,在过去与未来之间来回穿梭,就成为科学家的大梦。俄罗斯学者近来宣称,随着天文物理学家发现宇宙间新的次元,时光旅行将有可能成真。
根据俄罗斯《真理报》的报导,莫斯科国立大学教授戈索夫表示,天文物理学家发现,在我们生活的三度空间以外,还有另一个新的次元。这项新发现让科学家相信,人类能够藉由时光机器的帮助,在地球与黑洞之间来回,到达未来或过去。虽然真正的时光机器尚未发明,然而按照戈索夫的说法,从未来或过去回到现在也不是难事。黑洞是由一些质量极大的星体,在能量耗尽死亡之后,重力严重塌缩的天文现象。因为黑洞的重力极大,任何物质都不能从里面逃出,连光都不例外。爱因斯坦曾在广义相对论中,预言重力可以减缓时间流逝。由于黑洞的重力如此强大,那么“时间膨胀”的效应就发挥到了极致,在黑洞表面,时间相对于地球而言几近停滞。
倘若有一台时光机器能载着人从地球到达一个黑洞的表面,这段路程中宇宙已经历了无限长的时间。要是时光机器能够以极高速度移动,它就可以载着人靠近黑洞之后,不被黑洞的重力吸引而安然返回地球,同时掉进无限遥远的未来。
针对戈索夫的说法,《真理报》访问了俄罗斯最优秀的天文物理学家鲁巴柯夫。这位俄罗斯科学院院士表示,美国科学界早已经进行了多项相关的实验,但迄今并没有任何显著的成果。他质疑,就连单纯的粒子都无法脱离黑洞强大的重力吸引,结构复杂的人体很难避免在黑洞表面撞得粉身碎骨。
美国航空航天局( NASA)始终在人造卫星上试验这些科幻宇宙飞船所使用的离子引擎,并取得了初步成功。“曲速”、“六维时空”、“反引力”、“子空间”、“时空跳跃”……这些到底是伪科学还是未经证实的伟大的科学?神秘的“Z机器”将带给世人答案。
跳跃,进入超宇宙,这是一期知名科技杂志《新科学家》的封面大标题。据《新科学家》报道,美国航空航天学会( AIAA)在其年会上,通常每年都会给各种优秀论文颁奖,获得2005年度“核能和未来航空”项目大奖的论文,描述了一种异想天开的的“超时空引擎”,据说,这种引擎将使飞船以极快的速度飞行,然后进入另一个空间。
安装了这种引擎的飞船,速度快到能够在几分钟内从地球飞抵月球。若进展顺利,5年后便可以建造测试模型飞船。
然而问题是:“超时空引擎”这一概念是建立在未被证实的物理学理论上的。这种论文获奖,在学术上看来是否不够严肃呢?不过美国航空航天学会可不这样认为,而且美国军方也开始关注这种“超时空引擎”的概念。同时,美国能源部圣迪亚国家实验室还声称,他们拥有的“Z机器”能够制造推动引擎所需要的巨大磁场,因此将有兴趣进行验证。
在宇宙中,黑洞的吸力极其巨大。科学家认为,距离地球许多光年的一些超级巨型恒星,在“寿命”走到尽头时,通常会崩坍成密度极大的黑洞,形成吸力极大的重力场。霍金提出,部分黑洞可能是在宇宙大爆炸时已产生的。有一种理论还认为,黑洞最终将吸尽宇宙中所有的物质。
与其他星体的体积相比,黑洞可以说是极其渺小的,例如一颗体积十倍于太阳的恒星猛缩后变成的黑洞,直径也许还不到四十里。由于黑洞不会发光,所以天文学家只能根据受它们影响的邻星的变化,来推测它们的存在。
黑洞的理论风靡了科幻小说家和物理学家。部分学者便提出“虫洞理论”,指出黑洞与黑洞之间可能是互相连接相通的,如果能“安全”从一个黑洞进入,理论上可在瞬间从另一黑洞走出来,以实现超光速时空穿梭。
天文学家找到了在含有黑洞的星系内精确测量恒星速度的方法。荷兰科学家Alicia Gallantries通过与“Anton Poneke”天文研究所还有阿姆斯特丹信息学研究所的合作,建立起了一套算法。这一突破性的研究结果十分有力地证明了银河系中星系核,黑洞及超快恒星之间存在的关系。
星系核是星系的中心部分,在那里数百万的恒星因为重力的作用聚集成星团。由于星系核部分的恒星靠的十分近,所以很容易发生相互作用。如果超重黑洞(质量为太阳数百万倍的黑洞)也存在于这样的星团中,那么恒星就会在它的作用下以超过1000公里每小时的速度运动。这一现象的天体物理学机理十分简单,但是要证明它必须通过用特殊的计算机进行详细计算才可以实现。
一个由日本、德国和美国科学家组成的跨学科研究小组花了四年时间来建立这样的数学算法,他们利用特殊计算机精确计算了一个星系核的内在动态演化。GaUantries建立了一套新的特殊数学方法来在并行计算机上进行计算。通过以上方法,能够模拟含有超过百万颗恒星的体系。
研究结果对于星系,黑洞还有它们间的相互作用的进一步研究非常重要。浓厚的恒星体系如星团,或星系由于具有非常大的物理密度而受到天体物理学家和计算机学者的关注,计算它们的运动是极其复杂的。直到现在,因为这些系统不适于用分析法,而且所作的近似也不够精确。因而计算非常困难。通过Gallantries的方法,数值计算的问题得以解决,而且银河系中超快恒星的产生原因也能够得到解释。