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博客來好書推薦-科學人 9月號/2012 第127期

博客來電腦科學-自然科學分類新書上市

生命來自黑洞效應

位於銀河系中心那隻吞噬萬物的野獸，或許能用來解釋地球之所以存在並適宜生命的原因。

撰文∕沙爾夫（Caleb Scharf）
翻譯∕李沃龍

重點提要
■黑洞（例如潛藏在我們星系中心那個400萬太陽質量的東西）並不只是單純的消費者而已，當它們吞食周遭物質時，也會輻射出巨大的能量。
■黑洞的攝食習性對於星系的影響令人驚訝。過多或過少的黑洞活動，可能會大幅減少星系中適合生命存活的環境。
■銀河系有個適度活動的黑洞，使星系內恆星族群數量保持穩定，可說是最適合生命存在的星系。
■黑洞與生命之間的關聯很複雜，但銀河系中心的黑洞似乎已為我們此時此地的生存，做出了極大的貢獻。

我們生存在宇宙這一方微小角落的時間是非常短暫的，大自然完全無視於我們的需求，在廣闊無垠的時空尺度上揮灑其偉大的作為。或許我們唯一能寥以慰藉的，就是我們擁有對於居住地點提出質疑並尋求答案的無窮能力。我們存在的獨特環境，如何與統籌了眾多恆星、星系與黑洞的雄偉宇宙藍圖緊密連結，就是我們現在要問的問題之一。

有許多宇宙現象能影響生命的存在，但有些會比其他的重要一點，擁有獨特本質的黑洞就是其中之一，宇宙中沒有其他物體能比它更有效率地將物質轉變成能量；也只有它能像個極巨大的旋轉電池般，將物質以近乎光速彈射到數萬光年之外。黑洞誘捕周遭物質的能力同樣無與倫比——它們是宇宙裡最強大的終極食客，就像個大胃王似的，它們通常不會細嚼慢嚥，而是狼吞虎嚥地吞食物質。

墜入黑洞的物質並不會默不作聲。在接近事件視界時，它們會以極高的速度運動，若黑洞正在旋轉，它們更會在其周邊跟著超高速旋轉。一旦物質遭遇並撞擊擋在路徑上的任何東西，所釋放出來的巨大動能就可以轉化為原子與次原子粒子的運動，以及電磁輻射。由於這些粒子和光子在到達事件視界前便已產生，它們可以掙脫黑洞的控制，洶湧地奔回宇宙。浴缸裡嘈雜的排水過程可用來粗略比擬這個現象，當液體墜入排水管時，水會猛烈撞擊空氣分子，使得某些旋轉動能轉化成聲波。由於聲波速度比水快，它們可逃離排水孔。在巨型黑洞的狀況裡，這種事件驅趕出的能量會對周遭的星系造成廣泛的效應。

當天文學家談到物質被餵進超大質量黑洞的現象時，他們會說那是個「負載循環」，就像洗衣機的洗衣過程一樣，出現斷斷續續的晃動。黑洞負載循環的速率，代表了它吞食物質和靜止狀態之間往復變動的頻率。位在銀河系中心的超大質量黑洞目前雖然處於靜止狀態，但它也會不時啟動。天文學家推估銀河系中心黑洞的負載循環，恰好與星系的整體特質息息相關。它也對太陽系為何能夠支持生命的存在，提供了引人入勝的線索。