关于黑洞的讨论仍然使科学家们困惑不解。因此,“你是否能在黑洞中生存?”这个问题仍然难以回答。黑洞扭曲了时间和空间,这给科学家留下了关于黑洞中发生了什么的未解之谜。事实上,物理学家们对黑洞存在的悖论和悬而未决的问题进行了一系列辩论。
距离地球5500万光年、质量是太阳65亿倍的室女座星系梅西埃87号的超大质量黑动黑洞图像(图片来源:UCT)
当你掉进黑洞时会发生什么,这取决于黑洞的大小和你的视角。黑洞引力的强度取决于它的大小,黑洞的引力随着大小的增加而减小,这意味着较大的黑洞的引力较弱而较小的黑洞引力更强。
黑洞是由恒星诞生的。构成我们身体和地球上其他一切的元素起源于爆炸的恒星,而黑洞是在大质量恒星燃烧完所有核燃料,发生超新星爆发并坍缩成一个不可思议的密度点(称为奇点)后产生的。(图片来源:NOVA)
不管黑洞是大是小,你都很可能无法幸存。记住,甚至连光都不能逃离黑洞——这就是为什么它被称为“黑”洞。从外部视角来看,当你靠近黑洞中心时,时间会减慢。当时间和空间被拉向黑洞中心时,它们开始扭曲和拉伸,这意味着你也会扭曲和拉伸。这种弯曲和拉伸被称为“意大利面条化”(spaghettification),黑洞外的人会看到你的身体开始像意大利面条一样伸展和弯曲。当接近视界(event horizon)的边缘时,你将在空间和时间上冻结,永远像一根面条一样一动不动。一段时间后,热量和辐射会摧毁你的身体,把你化成灰烬。
黑洞的结构图:能层(Ergosphere),视界(Event Horizon),奇点(Singularity)(图片来源:astronomysource)
然而,当你越来越接近视界或是那无尽深渊前的黑洞边缘时,时间会变得奇怪。作为一个正在掉进黑洞的人,在你眼中,时间是正常流逝的,而且,一旦到达了视界,你可能就幸存下来了。对于外部观察者来说,你已经死亡,然而在你看来,你还活着。这种情况下的问题是,一旦你越过了视界就无法返回了。当你在黑洞中还活着的时候,可能再也回不来了,返回意味着逆向穿越时空。我们都知道你无法穿越时空回到过去,甚至连光也做不到这一点。对外界观察者来说,你已灰飞烟灭,而你无法告诉他们,你在黑洞里全新的现实世界中还活着,因为你无法穿越时间。
超大质量黑洞的艺术再现(图片来源:NASA/JPL-Caltech)
这个画面令人困惑。你怎么能同时活着和死了呢?物理学家仍在争论这个问题。不管怎么解释,我们都知道,任何人进入黑洞都不太可能存活下来,没有什么东西能逃过黑洞。任何进入黑洞的旅途都是一条不归路。它的引力太强大了,你不能穿越时空,因而无法重返故乡。除此之外,你的身体也将会被扭曲的空间和围绕视界的辐射拉伸并摧毁。
相关知识
黑洞(英语:black hole)是时空展现出引力的加速度极端强大,以至于没有粒子,甚至电磁辐射,像是光都无法逃逸的区域。广义相对论预测,足够紧密的质量可以扭曲时空,形成黑洞;不可能从该区域逃离的边界称为事件视界(英语:event horizon)。虽然,事件视界对穿越它的物体的命运和情况有巨大影响,但对该地区的观测似乎未能探测到任何特征。在许多方面,黑洞就像一个理想的黑体,它不反光。此外,弯曲时空中的量子场论预测,事件视界发出的霍金辐射,如同黑体的光谱一样,可以用来测量与质量反比的温度。在恒星质量的黑洞,这种温度高达数十亿K,因此基本上无法观测。
最早在18世纪,约翰·米歇尔和皮耶-西蒙·拉普拉斯就考虑过引力场强大到光线都无法逃逸的物体。1916年,卡尔·史瓦西发现了广义相对论现代黑洞模型特征的第一个解,然而大卫·芬克尔斯坦在1958年才首次发表它做为一个无法逃脱空间区域的解释。长期以来,黑洞一直被认为是数学上的一种好奇心。在20世纪60年代,理伦工作显示这是广义相对论的一般预测。约瑟琳·贝尔·伯奈尔在1967年发现中子星,激发了人们对引力坍缩造成致密天体的兴趣,认为可能能在天体物理中实现。
作者:spacedictionary
FY:胖头鱼
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