第256章 黑洞飞船（2 / 5）
但对於星系中心的超大质量黑洞来说，这个撕裂的距离远在事件视界內部，也就是说，你只有坠入事件视界之后，才会被撕碎；而对於微型黑洞来说，这个撕裂距离甚至小於大多数原子的直径。
造成这种差异的原因在所有黑洞身上都是相同的：引力是一种平方反比力。
当你与引力源的距离增加一倍，受到的引力就会减弱至原来的四分之一；当距离减半，受到的引力就会变为原来的四倍。
任何物体的底部受到的引力，都会比顶部受到的引力略小一点，毕竟物体的顶部离引力源会稍远一些。
在行星上，这种引力差异的影响也就仅此而已了，因为行星的质量是均匀分布的，即便你向地球內部深处钻探，引力也不会变得更强。
事实上，在地球的中心，引力是完全为零的，因为周围的物质呈对称分布，它们產生的引力会相互抵消，而不是像在地球表面那样，所有物质的引力都共同作用於你。
而黑洞的质量则是高度集中的，所以当你离黑洞非常近，近到你的头部到黑洞中心的距离，可能是脚部到黑洞中心距离的两倍时，你的头部受到的引力就只有脚部的四分之一。
如果你靠近的是一颗普通的黑洞，这种引力差异可能仅为百分之零点几，但即便是这百分之零点几的差异，对应的也是比地球引力大数百万倍的引力，所以依然会將你拉伸、撕裂。
这种潮汐力，也就是引力梯度，在小型黑洞身上尤为重要，因为这意味著，在一个极小的距离內 —— 比如原子大小甚至更小的距离，引力的差异可能会达到极其巨大的程度；而对於大型黑洞来说，即便它们的整体引力极强，但在事件视界之外，哪怕只是原子直径那么小的距离变化，引力的差异也微乎其微。
记住这一点，我们后面还会提到。
小型黑洞的事件视界之外，潮汐力可能强到仅仅因为一个电子离黑洞的距离比原子的其他部分稍近一点，就將这个电子从原子中撕扯出来。
接下来我们说说虚粒子。
在物理学的核心领域，尤其是量子力学中，关於引力这类吸引力的作用原理，一直存在一个难题。
如果有两个正电荷，同性相斥，我们可以把这个过程想像成两个正电荷都在向外发射光子，这些光子相互碰撞，进而將两个正电荷推得更远。
但这个解释在解释吸引力时，就完全行不通了。
通常来说，你把一个棒球扔向別人，只会把对方推开，而不会把对方拉向自己。
所以在量子场论中，我们用一种名为 “虚粒子” 的东西解决了这个难题。
虚粒子无需遵循常规的物理规则，比如它们不一定拥有正质量、正动量、正能量，也不一定遵循光速限制，甚至不一定沿著时间的正方向运动。
虽然这些粒子確实是凭空出现的，但这个概念的理论基础，是量子力学的核心 —— 不確定性原理。
不確定性原理指出，当我们研究极小尺度的物理现象时，某些成对的共軛物理量，比如位置和动量、能量和时间，其测量精度是存在极限的，无法同时被精確测量。
从概念上来说，这有点像零钱的最小单位，比如某件东西售价 99 美分，加上 6% 的销售税，你最终需要支付 1.05 美元，儘管 99 美分的 106% 实际上是 1.0494 美元，那千分之六美分的零头，就被四捨五入了。
我们的宇宙也有点类似，它无法精確记录那些极其微小的能量差值，而这个无法被精確记录的 “最小误差”，就是普朗克常量。
许多传递相互作用力的粒子，比如调控弱核力的 w 玻色子和 z 玻色子，其质量实际上远大於发射它们的粒子的质量。
而弱核力的作用范围极其有限，原因就在於，这种凭空產生的巨大质量和能量，只能存在极短的时间，所以这些粒子还没来得及传播很远，就会消失，这也导致弱核力成为了短程力。
根据理论，虚粒子总是成对地凭空出现，我们如今將这种现象称为 “量子泡沫”。
如果你听过真空能、零点能，或是卡西米尔效应相关的奇特现象，其根源都是这种量子泡沫。
而且我们已经在实验室中测量到了卡西米尔效应，所以这个理论並非凭空捏造，儘管它的核心是 “物质凭空出现”。
虚粒子会成对地凭空產生，它们是彼此的反粒子，类似於正物质和反物质的关係。
这些粒子成对出现，紧挨在一起，几乎会在瞬间重新结合併湮灭。
虚粒子的能量和质量，不一定与其对应的实粒子完全相同，因为不確定性原理允许它们的物理量与常规值存在较大偏差。 ↑返回顶部↑
造成这种差异的原因在所有黑洞身上都是相同的：引力是一种平方反比力。
当你与引力源的距离增加一倍，受到的引力就会减弱至原来的四分之一；当距离减半，受到的引力就会变为原来的四倍。
任何物体的底部受到的引力，都会比顶部受到的引力略小一点，毕竟物体的顶部离引力源会稍远一些。
在行星上，这种引力差异的影响也就仅此而已了，因为行星的质量是均匀分布的，即便你向地球內部深处钻探，引力也不会变得更强。
事实上，在地球的中心，引力是完全为零的，因为周围的物质呈对称分布，它们產生的引力会相互抵消，而不是像在地球表面那样，所有物质的引力都共同作用於你。
而黑洞的质量则是高度集中的，所以当你离黑洞非常近，近到你的头部到黑洞中心的距离，可能是脚部到黑洞中心距离的两倍时，你的头部受到的引力就只有脚部的四分之一。
如果你靠近的是一颗普通的黑洞，这种引力差异可能仅为百分之零点几，但即便是这百分之零点几的差异，对应的也是比地球引力大数百万倍的引力，所以依然会將你拉伸、撕裂。
这种潮汐力，也就是引力梯度，在小型黑洞身上尤为重要，因为这意味著，在一个极小的距离內 —— 比如原子大小甚至更小的距离，引力的差异可能会达到极其巨大的程度；而对於大型黑洞来说，即便它们的整体引力极强，但在事件视界之外，哪怕只是原子直径那么小的距离变化，引力的差异也微乎其微。
记住这一点，我们后面还会提到。
小型黑洞的事件视界之外，潮汐力可能强到仅仅因为一个电子离黑洞的距离比原子的其他部分稍近一点，就將这个电子从原子中撕扯出来。
接下来我们说说虚粒子。
在物理学的核心领域，尤其是量子力学中，关於引力这类吸引力的作用原理，一直存在一个难题。
如果有两个正电荷，同性相斥，我们可以把这个过程想像成两个正电荷都在向外发射光子，这些光子相互碰撞，进而將两个正电荷推得更远。
但这个解释在解释吸引力时，就完全行不通了。
通常来说，你把一个棒球扔向別人，只会把对方推开，而不会把对方拉向自己。
所以在量子场论中，我们用一种名为 “虚粒子” 的东西解决了这个难题。
虚粒子无需遵循常规的物理规则，比如它们不一定拥有正质量、正动量、正能量，也不一定遵循光速限制，甚至不一定沿著时间的正方向运动。
虽然这些粒子確实是凭空出现的，但这个概念的理论基础，是量子力学的核心 —— 不確定性原理。
不確定性原理指出，当我们研究极小尺度的物理现象时，某些成对的共軛物理量，比如位置和动量、能量和时间，其测量精度是存在极限的，无法同时被精確测量。
从概念上来说，这有点像零钱的最小单位，比如某件东西售价 99 美分，加上 6% 的销售税，你最终需要支付 1.05 美元，儘管 99 美分的 106% 实际上是 1.0494 美元，那千分之六美分的零头，就被四捨五入了。
我们的宇宙也有点类似，它无法精確记录那些极其微小的能量差值，而这个无法被精確记录的 “最小误差”，就是普朗克常量。
许多传递相互作用力的粒子，比如调控弱核力的 w 玻色子和 z 玻色子，其质量实际上远大於发射它们的粒子的质量。
而弱核力的作用范围极其有限，原因就在於，这种凭空產生的巨大质量和能量，只能存在极短的时间，所以这些粒子还没来得及传播很远，就会消失，这也导致弱核力成为了短程力。
根据理论，虚粒子总是成对地凭空出现，我们如今將这种现象称为 “量子泡沫”。
如果你听过真空能、零点能，或是卡西米尔效应相关的奇特现象，其根源都是这种量子泡沫。
而且我们已经在实验室中测量到了卡西米尔效应，所以这个理论並非凭空捏造，儘管它的核心是 “物质凭空出现”。
虚粒子会成对地凭空產生，它们是彼此的反粒子，类似於正物质和反物质的关係。
这些粒子成对出现，紧挨在一起，几乎会在瞬间重新结合併湮灭。
虚粒子的能量和质量，不一定与其对应的实粒子完全相同，因为不確定性原理允许它们的物理量与常规值存在较大偏差。 ↑返回顶部↑