看过经典科幻电影星际穿越的朋友们应该对片中的卡冈图雅黑洞印象深刻，主人公库珀为了让同伴安全返回地球，选择了牺牲自己掉进黑洞，却意外进入了高维空间生物在黑洞中布置的三维立方体中，在这里库珀以某种特殊的方式连接到了地球上女儿的房间，并且通过引力异常让女儿意识到自己的存在，那么在现实世界中，如果人真的掉进黑洞，能否实现类似于影片中的这种时空穿越呢？
卡冈图雅黑洞
星际穿越被誉为近年来最硬核的科幻片，著名的科幻电影导演洛兰执笔，2017年诺贝热物理学奖的获得者，已故著名天体物理学家霍金的好朋友基普▪索恩担任此片的科学顾问，这让影片的质量有所保障。在片中，我们第一次见识到了如此形象具体的黑洞，虽然影片在2014年上映，而人类有史以来第一张黑洞的照片在2019年才问世，但在影片中看到的黑洞，仍具有划时代意义。
第一张黑洞照片
关于黑洞，今天的我们已经听到过不少理论，但是早在18世纪的时候，其实就有一些先驱者提出，根据牛顿的经典万有引力定律，如果粒子以一定的速度试图从一个星体逃离，但是如果这个星体的引力足够大的话，那么这个粒子就不能逃离，这是人类早期对于黑洞的理论探索。
而在当时，有一部分人认为太阳光也是一种粒子，然后进一步就有人提出，如果星体的引力足够大的话，那么光也不能从它上面逃逸，当时的人们还没有意识到光速实际上是宇宙间最快的速度，当然这就是后话了。
最早提出黑洞具体概念的人是一个叫做史瓦西的德国物理学家，他根据爱因斯坦的广义相对论认识到时间和空间在大质量的星体附近会弯曲，在爱因斯坦提出广义相对论之后仅一个月的时间，史瓦西就得出了一个广义相对论的数学解。如果某个天体的质量都被压缩在很小的“引力半径”之内，那么在这个范围之内，所有的物质和能量都会被囚禁在内，在外界看来，这个天体就像是黑的一样。
史瓦西半径计算公式
不过当时还并没有黑洞的概念，所以人们称这种天体为凝结星，为什么会得出这样一个名称呢？这是因为一方面这个星体的光线无法发射出来，另一方面，根据广义相对论的推算，这个星体附近的时间会变得很慢很慢，就像是静止不动一样，故而因此得名。史瓦西预示了黑洞的存在，遗憾的是在第一次世界大战中他不幸逝世，此后美国原子弹之父奥本海默以及霍金都曾对黑洞进行研究。
根据史瓦西的理论，我们已知太阳的质量为2×10^30千克，那么如果太阳的半径缩小为仅为3公里大小的时候，太阳就会成为一个黑洞，然而实际上太阳并不会成为黑洞，因为太阳的质量不够让它在生命末期塌缩为一个黑洞，当一个恒星的质量为太阳质量的8倍以上的时候，在它生命末期，它就有可能在自身引力的作用下变成一个黑洞。
黑洞具有很多的物理性质，不同的原始恒星，可能会形成不同的黑洞，它们中有的是高速旋转的，有的是静止不动的，有的是带电荷的，而有的则是不带电荷的，有的黑洞大，有的则小。今天，我们知道宇宙中存在很多的黑洞，它们距离我们都很遥远，不会造成威胁，尽管如此，我很还是会好奇，如果我们掉进黑洞，那么将会看到什么呢？是否真的像星际穿越中所描述的那样可以穿越时空看到光年之外的亲人吗？
在银河系中心，有一个叫做人马座A*的超大质量黑洞，其质量足足有太阳的数百万倍，其强大的引力会将周围的星体和物质捕获过来，形成一个绕其旋转的等离子体吸积盘，这些粒子的速度都被加速到接近光速，彼此之间相互摩擦会产生能量耗散使其升温，因此会产生强烈的辐射，包括可见光、紫外光、X射线以及伽马射线等，就像星际穿越中所描述的那样。如果你乘坐宇宙飞船到它附近的一个合理的位置，然后跳下飞船的话，你的下坠就开始了。
1、接近吸积盘
首先第一阶段，光是这些高能射线就够你喝一壶了，都不需要你足够接近黑洞，这些射线会让你立刻失明，甚至活活将你烧死，而等离子体的温度本身也达到了数十亿度，地球上没有任何已知物体可以承受如此高的温度，所以也可以把你烧死，为了尽可能让你能过活着抵达黑洞，这里先假设你穿着一件厚厚的宇航服，它可以承受高温，并且抵挡一切有害辐射，当然还得假设宇航服上有一个强大的遮光罩，毕竟吸积盘的亮度太过刺眼了，为了让你能看清细节，必须作此假设。
2、穿越吸积盘
第二阶段，你试图穿越黑洞的吸积盘，随着时间一分一秒地逝去，你会逐渐落向黑洞，你会不断加速，并且看到眼前的光越来越亮，而身后的则越来越暗，这是由于多普勒效应，当你落向黑洞的时候，你是向着前方的光前进的，而后方的光越来越难以接近我们，所以会产生这种现象。这个时候，由于黑洞周围的引力明显强于飞船附近，所以飞船的时钟会变慢，想象你能看到飞船上的时钟，那么你会发现它走得比之前慢了。当你逐渐穿过吸积盘的物质时，你会看到光线越来越暗了，很快你就会抵达黑洞的临界视界。
3、穿过黑洞临界视界
第三阶段，离视界的距离会加速变短，而在飞船上其他人的视角中，你的身影会越来越暗淡，并且逐渐减速，直到静止在了视界上，但是飞船上的人永远无法看到你穿越视界，而你也很快结抵达了视界，从这一刻开始，你就再也回不去了。那么我们穿越视界时会看到什么呢？令人惊讶的是，你什么也不会看见，你甚至都不知道自己是什么时候掉进视界之内的，甚至你还可以看见飞船，而且可以看见自己的身体，但是接下来的情况就不太妙了，当你越来越接近黑洞的中心的时候，由于头和脚受到的黑洞的引力不同，你的身体就会像是一根面条一样被越扯越长，并且很快就会扯断。
当然现有的理论还无法描述当你抵达黑洞的中心——奇点的时候会发生什么，我们还不能理解，除非能统一相对论和量子力学，尽管如此，现有的理论已经很好地告诉了我们如果我们掉进黑洞将会发生什么。
当然了，还有一种可能就是如果黑洞的质量足够大的话，那么当你掉进黑洞之后，你的头和脚之间的潮汐引力差可以忽略不计，但是这并不意味着你能够安全抵达黑洞的中心，因为随着比跟黑洞中心之间距离的缩短，你身体两端的潮汐力会逐渐变大，最终还是无法逃脱被黑洞撕碎的命运。
而在星际穿越中，主人公是因为掉进了高维生物提前布置好的三维球中才幸免于难，所以科幻作品不可当真，不过话又说回来了，既然我们还不知道抵达黑洞中心的时候会发生什么，那么进行一定的艺术创作也是合理的，只是我们可千万不要以为这就是科学的真相哟。
