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【GQ科普】黑洞其實不是「洞」?從首部黑洞電影到《星際效應》講對了什麼?講錯了什麼?

GQ
更新於 12月18日17:30 • 發布於 12月16日03:00 • Daniel Hsu

在 2019 年 4 月,人類終於拍到了第一張直接對黑洞觀測的天文影像!不過說到「黑洞」,相信大家都不陌生,畢竟有超多如最早的《黑洞》電影到 2014 年《星際效應》,中間連知名的《星際大戰》、《星艦迷航記》、《星際爭霸戰》等數不清的科幻電影或電視影集都有談到它!但黑洞到底是什麼呢?或者應該說,黑洞從一個「假想」理論,到現在真的被科學證實、還拍到實際的照片了,這一連串的歷程,隨著科學理論的不斷更新,我們從電視電影上曾吸收了多少荒唐或真實的黑洞想像?

人類拍到的首張直接對黑洞觀測的天文影像。
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1. 「黑洞」名字的由來 v.s. 第一部以「黑洞」為主題的電影

第一部直接以「黑洞」為主題的電影,應該可以算是 1979 年的《黑洞The Black Hole》吧!?可是「黑洞」的概念不是愛因斯坦在「廣義相對論」(1907 年開始發展,最終在1915年基本完成)中就提出了嗎?怎麼之前的電影都沒提到?

實際上確實,在早期,「廣義相對論」跟「黑洞的概念」只是學院間流行的理論,並不流行於大眾媒體或娛樂圈,是要到 1968 年才由一名叫做約翰惠勒 John Wheeler 的美國物理學家為媒體「發明」出了「黑洞」這個詞,一般人才對黑洞有了初步的認識!是的,愛因斯坦從來都沒有提出「黑洞」這個「名詞」,只是在廣義相對論提出了黑洞這個「概念」的存在,早在「黑洞」這個「名詞」確定之前,這樣一個「概念」的存在通常都是用「frozen star」(凍結之星)或是「collapsar」(塌星)來指稱。

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既然娛樂圈認識了「黑洞」,就不能不錯過把這個炫到爆炸的概念拍成電影的機會!再說啦,自 1977 年第一部《星際大戰》電影上映並獲得成功後,科幻電影成為了主流的商業大片類型!(在此之前的科幻電影都被定位成低製作成本的B級片。)

1979 年的《黑洞 The Black Hole》敘述一艘航行宇宙的太空船 Palomino 號在進行了 18 個月的外太空生命搜尋任務後,在返回地球的途中發現了一艘盤旋在一個大黑洞旁的太空船,當 Palomino 號隊員登上該艘太空船後發現,該太空船船長為了要飛越黑洞,而想把他們也改造成機器人,一群人在逃離的過程中遭隕石雨的侵襲,太空船嚴重受創,進而被一股巨大的力量牽引著……

2. 「黑洞」的科學理論 v.s. 電影中荒唐的「黑洞」想像

再來比較有名的就是 1997 年的《撕裂地平線 Event Horizon》,講述在西元 2040 年,政府秘密製造了「Event Horizon 號」太空船,要以新研發的重力驅動系統,製造出人造黑洞以進行時空重疊,可瞬間跳躍至數光年甚至數千光年以外之地,用來縮短太空探索時間的新科技。但該船在啟動首次的重力跳躍後,便一去不回,直到 2047 年才重新現身於海王星附近。

後來才知道,Event Horizon 號當初意外突破宇宙的次元到達了另一個宇宙(電影中另一個宇宙的面貌宛如神話中的地獄),相信自己從地獄回來的太空員全都陷入「瘋狂」(實際上是有別於我們已知宇宙所謂「正常」的狀態),回到太陽系的目的是要來「解救」所有人類……

從 1979 年的《黑洞》到 1997 年的《撕裂地平線》都提出了一些符合科學的概念,跟不符合科學的想像。前面說了當「黑洞」這個名詞出現後,才開啟了這個題材電影的拍攝,但黑洞成也這個名字,敗也這個名字,太多人都真的以為「黑洞 Black Hole」真的是個「洞 Hole」了,但實際上根本是誤會大了,「黑洞」並不是個「洞」,反而從它的舊名「凍結之星 frozen star」或「塌星 collapsar」能確切了解到它其實是個「實體」。

簡單來說,我們都知道太陽不斷的在進行核反應,其實所有跟太陽一樣的「恆星」皆如此,但是當那顆恆星核反應的燃料耗盡後,就會造成「重力塌縮 Gravitational collapse」,意思是,所有的星體之所以能維持球體,是星體的重力和它構成的物質維持了一定的平衡,但如果星體的物質不能提供足夠的作用力來平衡自身的重力,就會向內塌縮,甚至會吸引周邊的物質拉進,塌縮其中,而這些物質包含輕到不行「光子」,因為連「光」都出不來,所以呈現為一個「完全黑暗」的「物體」,但因為完全沒有任何的光能讓它看得出來是個「物體」,而是像個沒有形體的「洞」,所以才叫黑洞。

儘管過去的電影總把「黑洞」的形象打造成是一個「洞」樣子,但至少到了《撕裂地平線》還是有一些理論根據,畢竟《撕裂地平線》的英文片名就叫做「Event Horizon」,也就是「事件視界」的意思,理論上,「事件視界」是黑洞周圍一個球形的「時空界線」,「事件視界」也是造成黑洞所以稱為黑洞的根本原因,它是黑洞的最外層邊界,也就是說我們看到的是黑洞其實是被「事件視界」包覆的黑洞,而非黑洞的本體。

因為「空間」與「時間」(目前人類科學與哲學能「證明」事物「存在」的兩個關鍵要素)在黑洞都不作數,所以時空穿越或是跨宇宙(不論是單純的不同宇宙跨越或是跨越所謂的「平行宇宙」)的想像與劇情,就很常被拿來運用在文學或電影創作;但實際上,目前的科學家還沒有證明「白洞」(黑洞的相反;黑洞作為一個讓物體「只進不出」的存在,白洞即是「只出不進」的存在)與「蟲洞」(連結黑洞與白洞的通道)的存在;而就連目前最為人稱道的 2014 年《星際效應 Interstellar》電影對於黑洞一切的描述都已經非常符合科學理論了(尤其是外型,再來是一些周邊的理論),但是為了劇情故事,還是把黑洞描述成進行「穿越」的一扇門,但實際上,就現在的研究,如果人類真的進入黑洞,理論上也會被黑洞趨近無限的塌縮重力無限壓縮,目前最多人說人類在黑洞中會被壓成宛如「義大利麵條」般的存在,但隨著無限壓縮,即便根據質量守恆不會到真正的「消失」,但最後只會成為一個只有質量的「中子」!

但也很難說?!畢竟漫威的《蟻人》不也告訴了我們,量子的世界又是另一個宇宙了?或許當我們進入黑洞成為一個量子的存在後,也算是進入了另外一個概念的宇宙與世界也說不定?

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留言 3
  • Mr. Zhihong Cheng
    「黑洞」這個詞是科學家根據其特性命名的,它指的是具有強大引力,連光都無法逃逸的時空現象。然而,黑洞的本質不僅是吸收物質,更是一種極端的時空曲率現象,涉及宇宙中的重力、時空和信息守恆等深刻問題。隨著研究深入,也許未來會有更準確的名稱來描述這種現象。
    15小時前
  • puma lee
    更正: 黑洞連光都吸進去出不來
    12月19日23:29
  • puma lee
    作者的概念錯了,黑洞本質非物體,就是洞 物體除了質量外,還要有可度量的體積,黑洞內為空間奇異點,長度趨於零,就是趨於沒有空間, 所以物體進去黑洞後出不來,黑洞也光跑的出來 概念等同洞,而非物體
    12月19日23:27
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