為什么說(shuō)人類走不出銀河系

黃大榮

我在《太陽(yáng)神祭》里說(shuō)，人類走不出銀河系。為什么呢？

銀河系有2000億到4000億顆恒星，但是，有多少黑洞呢？有上億個(gè)黑洞。

什么是黑洞？

黑洞是現(xiàn)代廣義相對(duì)論中，存在于宇宙空間中的一種天體。黑洞的引力極其強(qiáng)大，使得視界內(nèi)的逃逸速度大于光速。故而，“黑洞是時(shí)空曲率大到光都無(wú)法從其事件視界逃脫的天體”。

黑洞，首先是理論上推測(cè)、預(yù)言到的。

1916年，德國(guó)天文學(xué)家卡爾·史瓦西通過(guò)理論計(jì)算，得到了愛(ài)因斯坦引力場(chǎng)方程的一個(gè)真空解。這個(gè)解表明，如果一個(gè)靜態(tài)球?qū)ΨQ星體實(shí)際半徑小于一個(gè)定值，其周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生奇異的現(xiàn)象，即存在一個(gè)界面——“視界”，一旦進(jìn)入這個(gè)界面，即使光也無(wú)法逃脫。這個(gè)定值稱作史瓦西半徑，這種不可思議的天體，被美國(guó)物理學(xué)家約翰·惠勒命名為黑洞。

黑洞無(wú)法直接觀測(cè)。但可以借由它周邊的物體被吸入之前，因黑洞引力帶來(lái)的加速度導(dǎo)致的摩擦而放出X射線和γ射線的“邊緣訊息”，間接地獲取黑洞存在的訊息。

北京時(shí)間2019年4月10日21時(shí)，人類首張黑洞照片面世，該黑洞位于室女座一個(gè)巨橢圓星系M87的中心，距離地球5500萬(wàn)光年，質(zhì)量約為太陽(yáng)的65億倍。北京時(shí)間2021年3月24日晚10點(diǎn)，偏振光下M87超大質(zhì)量黑洞圖像公開(kāi)。

盡管我們現(xiàn)在對(duì)黑洞的認(rèn)識(shí)還有限，但是我們知道，那是個(gè)空間曲率巨大、質(zhì)量密度巨大、引力巨強(qiáng)的“死亡之地”，附近的恒星和光，也會(huì)最終掉進(jìn)去，消失得無(wú)影無(wú)蹤。

如果要星際旅行穿越銀河系，就必須找到每一個(gè)黑洞的位置，畫(huà)出旅行的安全路徑。這能辦到嗎？

看看第一張黑洞照片是怎么得到的。

我們銀河系中心的黑洞，射手座A*，它需要比哈勃望遠(yuǎn)鏡強(qiáng)1000倍的望遠(yuǎn)鏡，才能獲得足夠的分辨率看到它。名為EventHorizonTelescope（事件視界望遠(yuǎn)鏡）的國(guó)際組織試圖解決這個(gè)問(wèn)題，它創(chuàng)造了將世界各地望遠(yuǎn)鏡組成系統(tǒng)的聯(lián)測(cè)法，模擬出一個(gè)與整個(gè)地球大小相當(dāng)?shù)奶摂M望遠(yuǎn)鏡。2017年4月，天文學(xué)家調(diào)動(dòng)了位于世界各地的9個(gè)天文臺(tái)聯(lián)合行動(dòng)，使用干涉測(cè)量法，將收集毫米級(jí)波長(zhǎng)的射電信號(hào)，經(jīng)過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)處理，才獲得并不是傳統(tǒng)意義上的照片，而是“無(wú)線電之光”成像的照片。兩年后，照片公布于世，大體上為世人呈現(xiàn)了黑洞的“事件視界”——光不能逃脫的范圍。

距離地球最近的銀河系恒星，半人馬座α星（αCen）即比鄰星，也有4.3光年。根據(jù)愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2，宇宙飛船哪怕做得很小，重量很輕，要想實(shí)現(xiàn)星際航行，必須給它加速到盡可能接近光速，這樣一來(lái)，飛船所需要的能量是不可估量的。

飛船要飛出太陽(yáng)系，就要擺脫太陽(yáng)系的引力束縛，至少需要第三宇宙速度16.7公里/秒。而穿越銀河系，就要擺脫銀河系的引力束縛，可惜，這個(gè)逃逸銀河系的第四宇宙速度，還不能確切知道。因?yàn)槲覀儾恢楞y河系的準(zhǔn)確質(zhì)量。

科學(xué)家們將在《天體物理學(xué)雜志》詳細(xì)公布他們的最新研究成果。以前曾估算，銀河系的質(zhì)量大約在太陽(yáng)質(zhì)量的7500億倍到2萬(wàn)億倍之間?，F(xiàn)在，科學(xué)家建立了更為精確的模型，算出銀河系的質(zhì)量應(yīng)該是太陽(yáng)質(zhì)量的1萬(wàn)億倍左右。銀河系質(zhì)量是由數(shù)千億恒星、氣體、塵埃和神秘暗物質(zhì)組成的。精確的數(shù)值，無(wú)法確定。

由此可見(jiàn)，劉慈欣的《三體》《流浪地球》，美國(guó)大片《星際穿越》等等，都只是科幻。太陽(yáng)系的半徑約為60億千米，以光速飛出，大約需要6小時(shí)左右。太陽(yáng)的位置在離銀河系中心2/3的地方，以光速飛出銀河系大概需要2314800000年左右。人類最快的速度，以火箭為例，目前最快火箭可達(dá)7.9千米/秒，飛出地月系都要13小時(shí)左右，更何況是太陽(yáng)系和銀河系，肯定是想都不要想的天文數(shù)字了。

所以，不僅是人類走出銀河系不可能，就連能不能走出太陽(yáng)系，也是大問(wèn)題。我在另一篇文章里說(shuō)，人類還是老老實(shí)實(shí)在地球上待著吧。我們地球人現(xiàn)在面臨的麻煩事夠多了，還是守護(hù)好人類自己的這個(gè)唯一的家園吧。至少是在銀河系，沒(méi)有可供生命存在的類地行星，更沒(méi)有什么外星人。移民火星的夢(mèng)，就讓馬斯克去做吧。我認(rèn)為他的夢(mèng)也是個(gè)天方夜譚。

（作者系本刊特約撰稿人）

責(zé)編：王曉靜