银河系闪耀着千亿颗恒星的光芒,但每一颗恒星都注定会在将来某日死亡。100亿年后,我们现在能看到的大部分恒星都会因为燃料耗尽而熄灭,从我们的视线中消失,成为热力学第二定律运行过程中的牺牲者。
然而,即使这些恒星死亡了,银河系仍将星光闪耀。因为即使曾经的恒星死亡,很快还会有新的恒星补位。在银河系的旋臂中,比如太阳所处的旋臂中,气体云会被引力压缩,继而坍缩、碎裂,最终形成一系列新恒星。这个过程就像正在运作的培育恒星的苗圃,猎户座的一个星群——猎户之剑,就是一个绝佳的例子。猎户之剑的中心有一个模糊的光斑,这个光斑不是一颗恒星而是一团星云,一团布满明亮的年轻恒星的巨大气体云。最近,天文学家对这团星云进行了观测,通过分析它发出的红外辐射而不是可见光,天文学家发现了处于形成初期的恒星,这些恒星仍然被模糊的气体和尘埃包围着,所以并不是很亮。
只要有足够多的气体,银河系的旋臂中就会不断有新恒星形成。银河系的气体一部分来自尚未聚集成型的恒星的原始物质,另一部分是由老年恒星以超新星、星风(stellar wind)、小规模爆炸性喷发或其他过程喷射产生的气体。然而,物质的再循环不会无限期地进行下去。当老恒星消亡并坍缩成白矮星、中子星或黑洞时,这些恒星就无法再补充星际气体。慢慢地,原始物质会融入新生的恒星中,直到完全耗尽。当这些新生的恒星走过了它们的生命周期并死亡时,星系将不可避免地变暗。不过,这个光芒逐渐减淡的过程将会很漫长。最小、最年轻的恒星在耗尽核燃料后坍缩为白矮星的过程需要数十亿年的时间,在经历这个缓慢而痛苦的过程之后,结局依然会到来,永恒的黑夜终将降临。
类似的命运正等待着所有散布在不断膨胀的宇宙裂缝中的其他星系。当前,可见宇宙在核聚变反应产生的巨大能源照耀下星光熠熠,但这宝贵的资源终会耗尽,届时,光明的时代将永远结束。
然而,当宇宙之光熄灭时,宇宙的末日并不会到来,因为还有另一种比核聚变反应更强大的能源在维持着宇宙,它就是引力。在原子层面上,引力虽然是最弱的自然力,但在天文尺度上却是占主导地位的力。与核力不同,引力的作用可能相对温和,但非常持久。数十亿年来,恒星都是靠核聚变反应来支撑自己的,以抵抗自身的质量,引力似乎并没有起到什么作用。一直以来,引力都在等待施展拳脚的时机。
虽然原子核中的两个质子之间的引力仅仅是核力的十万亿亿亿亿分之一(10 -37 ),但这种引力是累积而成的。恒星中每增加一个质子,总质量就会增加,引力也会增强。最终,引力会大过一切其他作用力。这种压倒性的力量是释放巨大力量的钥匙。
没有任何天体能比黑洞更生动有力地说明引力的力量。在黑洞中,引力的作用完胜,能将一颗恒星压得灰飞烟灭,并在周围的时空中留下无限扭曲的印记。关于黑洞,有一个令人着迷的思想实验。想象一下,将一个小物体(比如100克重的小球)从很远的地方投进黑洞,它会掉进黑洞中,脱离你的视线,随即消失。然而,当我们聚焦于黑洞的结构时,就会发现小球的痕迹。由于吞噬了重物,黑洞变得更大了。计算表明,如果这个小球从很远的地方落进黑洞,那么黑洞增加的质量就会与小球的初始质量相等,甚至不会有能量或质量逃逸。
我们再来看看另一个实验,在该实验中,小物体朝着黑洞慢慢降落。可以通过以下方式操作完成:将一根绳子固定在小物体上,将绳子穿过滑轮,系到盒子上,然后放开绳子(见图5-1,假设绳子没有弹性,没有重量,这是习惯假定,为了避免实验复杂化)。小物体降低时会传递能量,这个过程通过转动连接在滑轮上的发电机便能实现。小物体越接近黑洞表面,黑洞施加于小物体的引力就越大,因此小物体的质量会增加,因而小物体对发电机所做的功就越来越大。通过一个简单的计算便可以得出:在小物体到达黑洞表面之前,总共可以将多少能量传递给发动机。在理想情况下,答案是小物体的全部静止质量的能量。
图5-1 关于黑洞的思想实验
注:在这个理想化的思想实验中,绳子系住的小物体通过一个固定的滑轮系统(图中未显示固定装置)向黑洞表面缓缓下降。下降的小物体会做功,并将能量输送到盒子。当小物体接近黑洞表面时,所传递的总能量接近小物体的全部静止质量的能量。
爱因斯坦的著名方程式 E = mc 2 表明,质量为 m 的物体包含的能量大小为 mc 2 。换句话说,利用黑洞,我们从理论上可以回收物体的这份能量。比如,对一个重100克的小球来说,这份能量意味着大约30亿千瓦时的电功率。相比之下,太阳通过核聚变反应燃烧100克的燃料,释放的能量还不到这个的1%。因此从理论上来说,引力能的释放,比作为能源的热核聚变强百倍以上。
然而,上述这两种人为假设都是不现实的。毫无疑问,物体会不断地掉进黑洞,绝不会以最有效的方式悬挂在滑轮上获取能量,而且物体实际释放的静止质量的能量是0~100%的某个值。换言之,物体在不同情况下的能量损耗各不相同。在过去的几十年中,天体物理学家进行了各种各样的计算机模拟,并研究了其他一些数学模型,目的就是解释气体进入黑洞的具体过程,并试图估算所释放能量的大小和形式。虽然气体进入黑洞所涉及的物理过程是非常复杂的,但可以肯定的是,这一过程将会释放出大量的引力能。
一次观测抵得上1 000次计算,天文学家已经展开了广泛的搜索,搜索那些可能正在吞噬物质的黑洞。他们还没有找到一个完全令人信服的黑洞存在的证据。不过,天鹅座方向的一个星系中很有可能存在黑洞(这个星系又被称为天鹅座X-1),线索有两个。一个线索是,通过光学望远镜观察,科学家发现,这个星系中可能存在一颗巨大而炽热的恒星,因其颜色它被称为“蓝巨星”。光谱研究表明,这颗蓝巨星并不孤单,因为它会产生有节奏的摆动,这表明它很有可能正在被附近天体的引力吸引,做着周期性的运动。显然,这颗恒星和另一颗暗天体是在彼此的近地轨道上互相环绕转动的。然而,光学望远镜没有发现这颗伴星的踪迹,所以这颗伴星要么是一个黑洞,要么是一颗非常暗的致密星。这颗伴星是一个黑洞只是一种可能,绝不是证据。
另一个线索来自对这个暗天体质量的估计。只要我们知道了这颗蓝巨星的质量,就可以根据牛顿定律推算出它的伴星的质量,又因为恒星的质量和颜色之间有着密切的关系——蓝色恒星很热,由此可得出这颗蓝巨星的质量很高。计算表明,看不见的伴星的质量是太阳质量的几倍。它显然不是一颗普通的小质量暗天体,而是一颗坍缩的大质量恒星,要么是白矮星,要么是中子星,要么是黑洞。不过,根据一些基本的物理现象推测出,这颗大质量的致密天体不可能是白矮星或者中子星。这个问题与能够粉碎物体的强大引力场有关。只有存在某种足够强大的内部压力来抵消引力的挤压作用,天体才能避免完全坍缩成黑洞。但是,如果坍缩的天体质量有太阳质量的几倍大,那么现在还没有哪种已知的力能够抵抗这种能压碎一切的质量。事实上,如果恒星的内核足够坚硬而不会被压碎,那么物质中的声速就必然会超过光速,这就违背了狭义相对论。所以,大多数物理学家和天文学家认为,在这种情况下,黑洞的形成是必然的。
天鹅座X-1中存在黑洞的确凿证据来自另一项完全不同的观察。之所以命名为X-1,是因为该系统是一种强X射线源,人造卫星上携带的传感器能够检测到这种射线源。基于天鹅座X-1的暗伴星是一个黑洞的假设,一些理论模型对这些X射线做出了令人信服的解释。科学家通过计算得出,黑洞的引力场非常强大,可以吸走蓝巨星上的物质。当气体被吸引向黑洞且被完全吞没时,天鹅座X-1的旋转轨道将使下落的物质围绕黑洞旋转,并形成一个圆盘。这种圆盘不完全稳定,因为中心附近的物质围绕黑洞运行的速度比边缘附近物质围绕黑洞运行的速度快得多,而黏性力将试图消除这种差异旋转。结果,气体将被加热到足够高的温度,不仅能发出光,还能发出X射线。最终,轨道能量的损失导致气体慢慢地旋入黑洞。
天鹅座X-1中存在黑洞的证据来自一系列推理,包括观测细节和理论模型。这是当今许多宇宙学研究的典型特征。虽然单一的证据不足以服人,但关于天鹅座X-1和其他一些类似系统的各种研究加在一起,可以有力地证明黑洞存在的可能性。无论如何,黑洞的解释是最简洁、最自然的。
综上所述,黑洞越大,其活动所产生的效应也就越壮观。现在看来,许多星系的中心很可能都包含超大质量的黑洞,这个结论的推测依据是这些星系核心中的恒星所表现出的快速运动。很显然,恒星正被吸引向一个具有强烈吸引力、高度致密的物体。据估计,这类天体的质量可能为1 000万~10亿个太阳质量,如此大的质量使得这类天体可能对漂浮在附近的任何物质张开贪婪的大嘴,恒星、行星、气体和尘埃都可能被这些怪物捕获。在某些情况下,吸引过程中的暴力行为足以破坏整个星系的结构。天文学家对各种各样的活跃星系核都非常熟悉。有些星系呈现出爆炸的状态,更多的活跃星系是强大的无线电波、X射线和其他形式能量的来源,最有特色的是这样一类活跃星系,它们在数千年甚至数百万光年的时间长度上产生了巨大的气体喷射,其中一些此类天体的能量输出大到惊人。比如,非常遥远的类星体可能会释放出多达数千个星系的能量,但这类天体的直径只有一光年,它们看起来更像恒星。
许多天文学家都相信,这些被严重破坏的天体的中央引擎都是一些巨大的旋转黑洞,它们正在吞噬附近的物质。任何恒星靠近黑洞,都有可能被它的引力撕裂,或与其他恒星碰撞而破碎。就像天鹅座X-1那样,分布的物质可能会形成一个尺度更大的热气体盘,绕着黑洞运行并缓慢向内下沉。1994年5月,有报道称,哈勃空间望远镜在星系MB7的中心发现了一个快速旋转的气体盘。观察结果表明,那里极有可能存在着一个超大质量的黑洞。
可能会发生这样的情况:从流入黑洞的气体盘中释放出的大量能量沿着黑洞的自转轴释放出来,产生一对方向相反的射流,正如人们经常观察到的那样。这种能量释放和射流的形成机制可能非常复杂,不仅涉及引力,还涉及电磁力、黏性力和其他力。这个主题一直是许多理论和观测工作的研究重点。
银河系的未来会如何呢?它是否也会以这种方式被破坏?银河系的中心位于距离地球有3万光年的人马座,该中心区域被大量的气体和尘埃遮蔽,天文学家利用无线电、X射线、伽马射线和红外仪等测量手段,已经确定那里存在一个高致密度、能量巨大的天体,被称为人马座A*。虽然人马座A*的直径不超过几十亿千米(按照天文标准,这很小),却是银河系中最强大的射电源,它的位置与一个非常强烈的红外线源的位置重合,并与一个不同寻常的X射线物体靠得很近。尽管那里情况很复杂,但天文学家能肯定至少有一个巨大的黑洞潜伏在那里,而且它至少可以解释一些现象。然而,这个黑洞的质量可能不超过1 000万个太阳的质量,处于超大质量范围的下限。天文学家也没有在这个黑洞中发现,发生在其他一些星系核中的那种剧烈的能量和物质发射,这也可能是因为该黑洞目前处于静止状态。在未来的某个阶段,如果它获得了更多的补充气体,就可能会被激活,不过,这个黑洞可能不会像许多其他已知的星系那样具有破坏性。至于这种激活会对星系旋臂上的恒星和行星产生什么影响,我们尚不清楚。
只要黑洞附近有物质供给,黑洞就会继续释放被吞噬物的静止质量的能量。随着时间的推移,越来越多的物质会被黑洞吞噬,因此黑洞会变得越来越大,越来越容易吸收周围的物体。即使在非常遥远的轨道上绕着黑洞运行的恒星,最终也难逃被吞噬的厄运,原因来自一种非常微弱但起决定作用的现象——引力辐射。
1915年,爱因斯坦提出了广义相对论,不久之后,通过对该理论引力场方程的研究,他发现了引力场的一个显著特性:这些引力场方程预测了以真空中光速的速度传播的引力波的存在。这种波以引力辐射的形式传播,容易使人联想到电磁辐射,比如光波和无线电波。然而,尽管引力辐射能携带大量的能量,但引力辐射作用于物质的强度不同于电磁辐射。无线电波很容易被诸如金属丝网这样的小巧结构吸收,但引力波的作用非常微弱,它可以直接穿过地球而几无损耗。如果能制造出一个引力激光器,那么煮沸一壶水则需要1万亿千瓦的射束,效率相当于1 000瓦的电热丝。引力辐射较弱是因为,目前为止,引力是自然界已知力中最弱的。比如,一个原子的引力与电力之比约为1:10 40 。我们发现引力的唯一原因是它的累积效应。所以,引力在行星这种大型天体中占据主导地位。
引力辐射的作用不仅极其微弱,而且它们的产物也十分微弱。从原则上来说,只要质量受到干扰,就会产生引力辐射。比如,地球围绕太阳的运动会发射连续的引力波,但总输出功率仅为1毫瓦!这种能量损耗会导致地球轨道衰变,但衰变的速度极其缓慢:每10年大约减小1 000万亿分之一厘米。
对于接近光速运动的大质量天体来说,情况就截然不同了。有两种现象可能会导致重要的引力辐射效应。一种现象是突然发生的激烈事件,比如,超新星爆发,或者恒星坍缩形成黑洞。这样的事件会产生一个短暂的脉冲式引力辐射,虽然可能会持续几微秒,但能带走10 44 焦耳的能量(太阳的热输出约为每秒3 x 10 26 焦耳)。另一种现象是轨道上的大质量天体彼此做高速互绕运动。比如,一个间隔紧密的双星系统将产生大量连续的引力辐射。如果轨道上的两颗恒星是坍缩天体,比如中子星或者黑洞,那么这个过程将会产生巨量的引力辐射。天鹰座中就有两颗做轨道互绕运动的中子星,两星之间的轨道距离只有几百万千米,它们的引力场极其强,8小时就可以转动一周,所以这两颗恒星的运动速度接近光速。这种异常快速的运动极大地增强了引力波的发射率,我们可以据此测量出轨道每年的衰减量(运动周期约改变75微秒)。随着这两颗恒星向内盘旋接近,引力波的发射率将逐渐上升,这就注定了它们将会在3亿年后发生碰撞。
天文学家估计,在每个星系中,这种双星系统合并事件大约每10万年发生一次。这种天体密度极大,引力场极强,在恒星撞击前的最后时刻,它们会以每秒数千圈的速度做互绕运动。与此同时,引力波的频率将剧增,并发出独有的“滋滋”声。爱因斯坦的方程式预测,在这个最后阶段,引力输出功率极其巨大,轨道将会迅速坍缩。同时,恒星的形状将被相互的引力严重扭曲,因此当它们接触时,外形看起来就像巨大的旋转雪茄。这两颗恒星最后的合并将会极其混乱,会旋转形成一个复杂的、疯狂跳跃的团儿,发出大量的引力辐射,直到它变成一个大致呈球形的形状,像一个具有独特振动模式的巨大的钟一样响亮和摇晃。这种振荡也会产生一定量的引力辐射。这个球形的天体会消耗更多能量,直到它安静下来,最终变成毫无生气的天体。
虽然引力辐射的能量损失率相对较低,但它的发射很可能对宇宙结构产生长期深远的影响。科学家必须通过观察来证实他们对引力辐射的看法。对天鹰座中双中子星系统的研究表明,其轨道正在减小,衰变速度与爱因斯坦理论预测的速度一致。虽然该系统为引力辐射的发射提供了直接的证据,但更具有决定性作用的是在实验室中检测到这种辐射。许多研究小组已经建造了设备来记录一系列引力波爆发时转瞬即逝的信息,但迄今为止,这些设备都因为不够灵敏,没有探测到任何引力波。我们很可能要等到新一代的探测器诞生时,才能充分证明引力波的存在。
两个中子星的合并可能会产生一个更大的中子星或者黑洞。一颗中子星和一个黑洞,或者两个黑洞的合并,则必然会产生一个黑洞。类似于中子星双星的合并过程同样伴随着引力波能量的损失,随后是复杂的振动和摇摆运动,这些运动会因引力波能量的损失慢慢地减弱。
探索两个黑洞在合并过程中释放的引力能的理论极限是极为有趣的。20世纪70年代早期,罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)、斯蒂芬·霍金、布兰登·卡特(Brandon Carter)、雷莫·鲁菲尼(Remo Ruffini)、拉里·斯马尔(Larry Smarr)和其他科学家一起提出了有关这种合并过程的理论。如果两个黑洞是非旋转的,且质量相同,则可以释放出约29%的总静止质量能。如果黑洞在某种程度上受到控制,比如受到某种先进技术的控制,那么合并产生的能量就不一定完全以引力辐射的形式存在。事实上,在自然合并过程中,释放的大部分能量本就该以这种高度不显眼的形式存在。如果这些黑洞以物理定律允许的最大速度旋转(粗略地说,就是以光速),并以反向旋转的方式沿着它们的旋转轴合并,那么就会释放50%的能量。
即使合并释放的能量达到这么大的比例,但这还不是理论上的最大值。最大的可能是,黑洞会携带电荷。带电黑洞既有电场也有引力场,两者都能储存能量。如果带正电荷的黑洞遇到带负电荷的黑洞,就会发生“放电”现象,这个过程会同时释放电磁能和引力能。
一个给定质量的黑洞只能携带一个不超过某个最大值的电荷量,因此这种放电是有极限的。对于无自转的黑洞,电荷量的极限值是由以下因素决定的。假定有两个相同的黑洞带有等量的电荷,黑洞的引力场会在它们之间产生引力,而电场则会产生排斥力(类似于电荷相斥)。当荷质比达到某个临界值时,这两个相反的力将完全达到平衡状态,两个黑洞之间便没有净力。正是这个条件决定了黑洞所能容纳的电荷量的极限。你可能想知道,如果黑洞的电荷量超过这个极限值会发生什么。一种方法是迫使更多的电荷进入黑洞。虽然这种做法有助于增加电荷量,但克服电斥力的过程中会消耗能量,而这些能量会被传递到黑洞中。因为能量当中也蕴藏着质量(记住质能方程式 E = mc 2 ),所以当黑洞的质量增大时,黑洞的体积也随之增大。简单的计算表明,在这个过程中,质量的增加超过了电荷量的增加,因此荷质比实际上减少了,试图打破极限的尝试将以失败告终。
带电黑洞的电场会使黑洞的总质量增加。对于携带最大电荷量的黑洞来说,电场代表了一半的质量。如果两个无自转的黑洞都携带有最大电荷量,但电荷符号相反,那么它们彼此之间存在两种吸引力:引力吸引力和电场吸引力。当它们合并时,电荷将中和,而电能就可以释放出来。从理论上来说,电能可以达到该系统总质量能的50%。
如果两个黑洞都在自转,并且它们携带着相反的最大电荷量,那么每个黑洞所能释放的电能都将达到最大值。这样就可以释放出总质量能的2/3。当然,这些数值仅在理论上有意义,因为在实践中,黑洞不太可能携带大量电荷,并且两个黑洞也不可能以最佳方式合并,除非有先进的社会技术在进行巧妙的控制。然而,即使两个黑洞的合并效率很低,也有可能瞬间释放出两个天体总质量能的一大部分能量。在恒星数十上百亿年的生命中,通过核聚变反应大约释放了1%的质量能,相比之下,这点儿质量能就微不足道了。
引力作用的重要意义在于,一颗燃烧殆尽的恒星非但不会死亡,还有可能以坍缩残骸的形式释放出巨大的能量,甚至远超当初它作为灼热的气体球时通过核聚变释放出的能量。大约几十年前,人们就已经认识到了这个事实,物理学家约翰·惠勒(John Wheeler,他第一个提出“黑洞”一词)设想了一种文明。这种文明因为不断增长的能量需求放弃了恒星,移居到了一个自转的黑洞周围。每天,这个文明产生的废弃物都被装上了卡车,然后按照一个精心计算过的轨迹被送进黑洞。在靠近洞口的地方,卡车上的废弃物被卸下来并倒进黑洞,通过这种方式,垃圾被永久地处理掉了。被倾倒的废弃物沿着与黑洞的自转方向相反的路径运动,会产生轻微制动旋转的效果。在这个过程中,黑洞的自转能被释放出来,并被这个文明世界用来为其工业提供能源。因此,这个过程具有彻底消除废弃物并将它们转化成能源的双重优点!通过这种方式,这个文明世界在需要时可以从死星中释放出比其在发光阶段释放出的更多的能量。
尽管利用黑洞的能量仅仅是科幻小说中的场景,但许多物质最终都会进入黑洞,要么恒星坍缩形成黑洞的一部分,要么成为在一次偶遇中被吞噬的碎片。每当我做关于黑洞的讲座时,人们总是想知道进入黑洞的东西会遭遇什么。但很遗憾,我们无从得知。我们对黑洞的理解几乎完全基于理论上的考虑和数学模型。根据定义,我们无法从外部观测到黑洞的内部,所以即使我们对黑洞有很好的观察通道(事实上并没有),也无法知道它内部发生了什么。不过,既然相对论一开始就预言了黑洞的存在,那么也可以用来预测落入黑洞的宇航员会发生什么。
黑洞的表面实际上只是一个数学结构,那里没有真正的膜,只有空旷的空间。下落的宇航员进入黑洞时,根本不会发现什么特别之处。但这个表面也具有某种戏剧性的物理意义。黑洞里的引力非常强,它能捕获光线,将向外跑的光子重新拉回来。这意味着光无法从黑洞中逃逸,这也解释了为什么黑洞从外面看起来是黑色的。没有任何一种物体或信息能比光传播得更快,所以一旦越过这个边界,任何东西都无法逃离黑洞。黑洞内发生的事件对外部观察者来说永远是一个谜。黑洞的表面被称为“事件视界”,因为它将外部的事件(可以从远处看到)与内部的事件(不能从远处看到)分隔开来。但是,这种视界只是单向的。事件视界内的宇航员仍然可以看到外面的宇宙,即使外面没有人能看到宇航员。
当宇航员越来越深入黑洞时,引力场也会变得越来越强,由此产生的一个影响是,他的身体会变形。如果宇航员先用脚着地,那么他的脚会比头部更靠近黑洞的中心,因为那里的引力更强。最终,宇航员的脚会被更大的力拉扯,身体被也会被纵向拉伸。同时,肩膀被拉向黑洞中心,整体看来,宇航员将被侧向挤压。这种拉伸和挤压过程有时被称为“意大利面化”(spaghettification)。
理论研究表明,在黑洞的中心,引力的增强是没有上限的。由于引力场表现为时空的弯曲,或者翘曲,如果引力不断增强,时空就会更加扭曲,并且没有上限。数学家将这一特征称为时空奇点,它代表空间和时间的边界或边缘,穿过这个边界,正常的时空概念将不复存在。许多物理学家认为,黑洞内的这个奇点代表着时空的真正终结,任何遇到它的物质都会被完全抹去。如果是这样的话,那么组成宇航员身体的原子会在1纳秒意大利面化的过程中消失在这个奇点中。
如果黑洞的质量为1 000万个太阳的质量,与银河系中心可能存在且不旋转的黑洞质量相同,那么宇航员从事件视界坠落到湮灭奇点的时间大约为3分钟。这最后的3分钟肯定非常不舒服。事实上,在奇点到来之前,意大利面化过程就已经杀死了这个倒霉的人。在最后阶段,宇航员无论如何都无法看到那个致命的奇点,因为光线无法从奇点中逃逸。如果我们讨论的黑洞的质量只有1个太阳质量,那么它的半径约为3千米,从事件视界到奇点的旅程只需几微秒。
虽然从坠落宇航员的参考系来看,毁灭的过程非常快,但从远处看,黑洞的时间扭曲会使宇航员的最后旅程呈现为一种慢动作。当宇航员接近事件视界时,在遥远的观察者看来,附近事件发生的速度越来越慢,仿佛宇航员到达事件视界需要无限长的时间。因此,宇航员仅在一阵疾驰中便经历了相当于外部宇宙中无穷无尽的时间。从这个意义上来说,黑洞是通向宇宙尽头的一条通道,是一条宇宙死胡同,代表着一个无处可去的出口。黑洞是一个包含了时间尽头的狭小空间。那些对宇宙的终结感到好奇的人,只要跳入黑洞就能亲身体验到。
虽然引力是迄今为止最微弱的自然力,但它的潜在和累积作用不仅决定了单个天体的最终命运,而且决定了整个宇宙的最终命运。摧毁恒星的无情引力同样能作用于比恒星尺度更大的整个宇宙。这种结果微妙地取决于产生引力的物质总质量。为了找到答案,我们必须称出宇宙的质量。