了一個網格,在中心處用力一按,粉筆灰四濺,網格凹陷下去。
“太陽彎曲了周圍的時空,地球隻是沿著這個彎曲時空運動。就像在凹陷的床單上滾動的玻璃彈珠。”費政老師抬起頭,看著我們,“這個理論預言了很多神奇的現象——光線經過太陽時會偏折,引力場中時間會變慢,還有引力波的存在。”
周博舉手:“老師,引力波真的存在嗎?”
“1974年,泰勒和赫爾斯發現了一對脈衝星雙星。”費政老師走到窗邊,仿佛在眺望遙遠的星空,“它們的軌道在衰減,衰減速率與廣義相對論預言的引力波輻射導致的能量損失完全一致。1993年,他們因此獲得了諾貝爾獎。這是引力波存在的間接證據。”
肖恩追問:“那能直接探測到嗎?”
“美國已經在建設LIGO了。”費政老師走回講台,“激光乾涉引力波天文台。如果建成並達到設計靈敏度,也許十年內我們能首次直接‘聽到’宇宙中的引力波——比如兩個黑洞並合的聲音。”
“黑洞!”王強幾乎是喊出來的,“老師,黑洞真的存在嗎?”
費政老師笑了,那是一種看到學生問出關鍵問題時的欣慰笑容。
“根據廣義相對論,當一顆大質量恒星死亡時,如果核心質量超過奧本海默極限——大約三倍太陽質量——沒有任何力量能阻止它繼續坍縮。”他的聲音變得低沉,“它會坍縮成一個點——奇點。周圍的邊界叫視界,一旦跨過,就再也無法返回。這就是黑洞。”
他在黑板上畫了一個黑色的圓,在圓外畫了幾條被吸入的線。
“1967年,貝爾和休伊什發現了脈衝星——快速旋轉的中子星。而黑洞,直到1971年才在天鵝座X-1雙星係統中找到第一個強有力候選體。”費政老師頓了頓,“現在,黑洞已經從天方夜譚變成了天體物理學的常規研究對象。”
莉莉轉過身,眼睛亮晶晶的:“老師,黑洞真的什麼都吞嗎?連光都不放過?”
“根據經典廣義相對論,是的。”費政老師說,“但1974年,霍金提出了一個驚人的理論——黑洞不是全黑的。由於量子效應,黑洞視界附近會產生粒子-反粒子對,其中一個掉進去,另一個逃逸,看起來就像黑洞在輻射。這叫霍金輻射。”
“那黑洞最後會蒸發掉?”朱娜認真地記著筆記。
“理論上是。”費政老師點頭,“但時間尺度長得難以想象。一個太陽質量的黑洞,蒸發完需要10的67次方年——比宇宙當前年齡長得多得多。”
他講到這裡,教室裡的氣氛已經完全不同了。同學們不再是被動聽講,而是主動追問,眼睛裡有光——那是對未知世界的好奇,對宏大問題的渴望。
就在這時,我舉起了手。
“費老師,”我問,“那宇宙是怎麼來的呢?”
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這個問題仿佛按下了某個開關。
費政老師眼睛一亮,像是早就在等這個問題。
他放下粉筆,走到講台中央,雙手做了一個從中心向外擴張的手勢。
“這就是宇宙學要回答的核心問題。”他說,聲音裡有一種莊重的意味,“目前最主流的理論,叫做‘大爆炸宇宙學’。”
他在黑板上畫了一條長長的時間軸,在最左端重重一點。
“大約150億年前,”費政老師的聲音變得悠遠,仿佛在講述一個古老的神話,“整個宇宙——時間、空間、物質——都聚集在一個極小、極熱、密度極高的狀態。我們稱之為‘奇點’。”
他在點旁邊寫下“t=0”。
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