用一根超级结实的绳子,能不能把掉入黑洞里的东西给拉出来?

用一根超级结实的绳子,能不能把掉入黑洞里的东西给拉出来?

首页休闲益智绳索之谜更新时间:2024-05-04

用一根超级结实的绳子,能不能把掉入黑洞里的东西给拉出来?这个想法听起来其实还挺合理的,你看,是这样的,一颗星球不管他的质量是多少都有自己的逃逸速度,比如月球的逃逸速度是每秒2.4公里,地球的逃逸速度是每秒11.2公里,也就是说当你的初始速度达到这个速度的时候就可以逃离这个星球的引力束缚。

不过还有一种办法,并不需要达到逃逸速度就可以离开星球的引力束缚,比如你顺着一个梯子一直往上爬,只要这个梯子足够长,只要你的体力足够好,你就可以慢慢的爬出地球的引力势阱,对吧,这个逻辑没有问题吧。

同样的,现在在一颗黑洞的外面,有一艘超级大的宇宙飞船,你现在给自己的身上绑了一根非常结实的绳子,然后跳入黑洞,那么这艘宇宙飞船能不能把你拉出来,或者说,你能不能顺着绳子爬出黑洞的引力势阱?

这个情况,好像跟刚才说的地球是一样,但是真实的情况是黑洞要比地球要复杂得多了。黑洞说白了就是一个连光线都无法逃脱的空间区域,这个空间区域的边界就是视界面,在这个界面以内的所有东西,都会不可避免的落入奇点,因为在事件视界以内,时间的方向是指向奇点的,不管你朝向那个方向飞,不管你的速度是多少,随着时间的推移你只能距离奇点越来越近。

就好比说,你现在进入了黑洞,你后悔了现在想出去,就让飞船掉头往外飞,但是这时你就会发现,在黑洞的内部没有朝外的方向,奇点好像无处不再,你朝向任何方向的加速都会让你更快的落入奇点,这就是我刚才说的,这是因为时间的箭头也指向了奇点,因此奇点是你唯一的归宿。

另外黑洞还有一个性质,就是质量越大的黑洞,视界面的空间曲率越小,这就意味着大质量黑洞的引力梯度小,它所带来的潮汐力就越小,质量越小的黑洞,视界面的空间曲率越大,引力梯度也大,与之对应的潮汐力就越大,比如当你站在银河系中心黑洞的视界面上,你脚受到的引力和头受到的引力差异只有地球引力的0.1%,这个力量很小,不足以把你撕成碎片,顶多会把你拉长一点点。

但是当你站在太阳大小的黑洞上,脚和头的引力差异能够达到地球引力的1000倍左右,这个潮汐力将会把你撕成碎片。而且也会把任何材料的绳子拉断的。

所以如果你跳的是小质量黑洞,那你就没有机会从黑洞里出来的,因为在视界面的地方,你和绳子都会被撕碎,然后掉入黑洞。

如果你跳的是大质量黑洞,你不仅能够安全地进入黑洞的视界面,而且绳子也不会被潮汐力拉断,那么外面的飞船还能不能把你拉出来?

要理解这个问题,我们先想一下这样的场景,假如我们把一个中子扔进了黑洞会怎么样?我们知道中子是由夸克和胶子组成的,三个夸克之间来回交换胶子,产生了强力,然后强力将夸克组合在一起形成了中子。

当你把中子扔进黑洞以后,其中一个夸克会比另一个夸克更接近黑洞中心的奇点。那为了继续产生强核力使中子稳定,胶子就必须在某一时刻,从距离奇点较近的夸克移动到距离奇点较远的夸克。

但即使胶子以光速运动也无法在这个时候继续传递强力了!因为落入黑洞的所有粒子只有一个路径,就是朝向奇点运动。也就是说,胶子的路径不再是随意地传递强力,而是只能落向奇点。因此只要进入黑洞的视界面,所有的力都无法正常传递。当然除了胶子以外,夸克也一样,他也会随着时间的推移落向奇点的。

这就是为啥当中子星的质量超过了奥本海默极限以后,中子星里的所有物质都会崩溃坍缩成一个奇点,这个奇点并不是三维的,最多是一维,这也是为啥,我们会说在奇点处所有的物理规律都会崩溃掉。

现在,我们回头再看一下跨越黑洞视界面的绳子,我们知道任何粒子只要穿过视界面,都无法逃逸,只能一头扎向奇点。而光子和胶子是负责传递作用力的粒子,是这两种粒子把视界面内的绳子和视界面外的绳子连接在了一起,但是现在这两种粒子无法向外传递作用力了!

那没有了电磁力或强力,所有的物质都会崩溃;因此外面飞船是没有办法把你拉出来。如果我们现在假设绳子不会断的话,这更加可怕,因为这可能意味着冲向奇点的粒子会把整艘宇宙飞船都拉进黑洞。当所有的物质在靠近奇点的时候,奇点强大的潮汐力就会把所有物质撕成基本粒子,然后这些基本粒子都会成为奇点的一部分。那至于奇点到底是啥?它是怎样的状态,目前还是未解之谜。

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