黑洞是整個宇宙中已知最「擁擠」的地方,但美國華盛頓大學(University of Washington)科學家Dam Thanh Son等人經過計算之後發現,即使如此,黑洞中還是可以存在十足的液體,這種液體的黏滯力僅有水的1/400。由於黑洞的溫度高達攝氏2兆度--足以分解所有物質的結構,因此這些液體應是完全由次原子粒子(subatomic particles)所組成。
所謂的理想液體(perfect fluids)是指物質間的黏滯力(viscosity)非常低,幾乎沒有任何阻力減低其流動狀態。Son等人利用弦論(string theory)中的一種方法--「gauge/gravity duality」來決定黑洞於10度空間中的性質(所謂的全像圖, holographic image),計算結果顯示由夸克(quark)和膠子(gluon)等次原子粒子所形成的電漿,於三度空間中時,其黏滯力幾近於0;在每立方英吋中含有的粒子數目相同的情況下,黑洞中理想液體的黏滯力僅約為水的1/400而已;這是到目前為止,科學家所知黏滯力最低的情況。
當你攪動水盆中的水,過一陣子之後,水流動速度會逐漸減緩,然後恢復平靜,如同攪動從未發生過一樣,這就是黏滯力的作用--讓水保持靜止狀態。同理,在黑洞中,黏滯力也會讓所有的「流動」逐漸減緩,最後回歸靜止狀態。
多年來,物理學家試圖用弦論統一所有自然界中的作用力--如重力、電磁力等。所謂弦論,是將宇宙中的基本粒子都當作是一維的物體--稱為「弦(strings)」,而不是不具任何維度的單點(points)。弦論至少需要6個以上的維度(dimensions)來描述一個物體的狀態,比大家熟知的4個維度(3度空間+時間)還多。多出來的維度通常非常微小,因此測量不出來它們對其他維度的影響。
由於黑洞溫度高達2兆度,因此絕對會像一般液體一樣蒸發,在3度空間中,這就是由著名物理學家史蒂芬‧霍金(Stephen Hawking)提出的的「霍金輻射(Hawking radiation)」。然而在弦論的10度空間中,黑洞中的流體與一般流體不同。Son表示:他們認為黑洞中的時間與空間是平坦的,不過另外5個維度則擠成一個非常小的球狀體,最後剩下的一個維度則是彎曲的。在最後的這個維度中,流體所輻射出的粒子回在行進時撞倒空間彎曲的邊緣,然後被「彈回」黑洞中,所以不會發生蒸發的現象。
Son開玩笑地說:既然黑洞中的溫度高得嚇人,當然不適合居住,不過如果可以在這個超低黏滯力的流體中游泳,感覺會像被和風吹拂過一般舒服。然而生物體愈小,流體的黏滯性反而會愈大,例如細菌在水中游泳時,就像人們在蜂蜜中游泳的感覺一樣。
參考資料來源:
http://www.universetoday.com/am/publish/b...fluid.html?2132005, 2005.03.21
轉貼資料來源:
http://www.tam.gov.tw/news/2005/200503/05032202.htm