晴朗的夜晚人们遥望星空,那些亮晶晶的小星星看起来没有什么个性,它们存在的惟一证明只是它们的明亮。然而还有不发出亮光的星体,它们的意义更为重大。美国宇航局曾经发射了高能的天文观测系统,研究太空中看不见的光线。在发回的X射线宇宙照片中,最惊人的一幕是那些从前认为“消失”了的星体依旧放出强烈的宇宙射线,远甚于太阳这样的恒星体。这证明了长久以来一个怪异的设想宇宙黑洞图片:宇宙中存在着看不见的“黑洞”。
黑洞的性质不能用常规的观念思考,但是它的原理中学生都能接受。黑洞形成的必要条件就是:一个巨大的物体,集中在一个极小的范围。晚期的恒星恰巧具备了这个条件。当恒星能量衰竭时,高温的火焰不能抵消自身重力,逐渐向内聚合,原子收缩——牛顿法则起作用了:恒星进入白矮星阶段,体积变小,亮度惊人。白矮星进一步内聚,最后突然变成一个点,整个过程不到一秒。在我们看来,恒星消失了,一个黑洞诞生了。
一个像太阳这样大的恒星自身引力如此之大,可能最终收缩成一个高尔夫球,甚至“什么都没有”。由于无限大的密度,崩坍了的星体具有不可思议的引力,附近的物质都可能被吸进去,甚至光线都不能逃脱——这是看不见它的原因。这个深不可测的洞,就被称为“黑洞”。科学家相信大多数星系的中心都有黑洞,包括我们身在其中的银河系。根据相对论,90%的宇宙都消失在黑洞里。所以一种更令人吃惊的说法是:“无限的黑洞乃是宇宙本身。”
黑洞里面有什么?只能从理论上推测。假如一位勇敢的人驾驶飞船奔向黑洞,他感觉到的第一件事就是无情的引力。从窗口望出去是周围星光衬托下一个平底锅似的圆盘,走得更近了,远方似乎宽广的“地平线”发出X光,包围着深不可测的黑洞。光线在附近扭曲,形成一个光环。这时宇航员要返航已来不及了,双脚引着他向黑洞中心飞去,头和脚之间巨大的引力差使他如同坐在刑具台上,远在“地平线”以外3000英里,引力就把他撕碎了。
那么,怎么才能在无际的太空中发现黑洞呢?天文学家利用光学望远镜和X射线观察装置密切地注视着几十个“双子”星座,它们的特别之处在于两个恒星大小相等,谁都不能俘获谁,因而互为轨道运转。如果其中一颗星发生不规则的轨道变化,亮度降低或消失,有可能就是因为附近产生了黑洞。
图片显示银河系中心的星云系统,在图像中心亮点物质是在银河系附近大黑洞的x射线爆炸后的产物。这个大黑洞的体积大约是太阳的260万倍。人类为探索黑洞付出了不懈努力。最为成功的一次是在肯尼亚发射的第一颗X射线卫星观测系统,被称作“乌胡鲁”,这个装置在发射后运行3个月就感到天鹅星座的异常。天鹅座X—1星发出的“无线电波”使得人们可以准确地测定它的位置。X—1星比太阳大20倍,离地球8000光年。研究表明这颗亮星的轨道发生了改变,原因在于它的看不见的邻居——个有太阳5至10倍大的黑洞,围绕X—1旋转的周期是5天,它们之间的距离是1300万英里。这是人类确定的最早的一颗黑洞体。
自从哥白尼和伽利略以来,还没有一个关于宇宙的理论具有如此的革命性。黑洞的普遍性一旦证实,那么“宇宙不仅比我们所想像的神秘,而且比我们所能想像的还要神秘”。我们知道宇宙处于不断的扩张中,这是“宇宙核”初始爆炸的结果,宇宙核仍是一切物质的来源。当那里的物质越来越稀薄时,宇宙是否停止扩张?天体的巨大引力是否最终引起宇宙收缩?相对论回答:是的。黑洞的存在部分地证实了它的预言。即使宇宙不会消失在一个黑洞中,也可能会消失在几百万个黑洞中。另外,彻底揭开黑洞之谜,还意味着给予有关人类终极命运的思索一个明确的答案。