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宇宙黑洞里面是什么,无限扭曲时空的奇点

2019-10-10 08:40:57 来源:www.xd010.com 作者:婷婷张
导语:

  全人类都想知道黑洞里面是什么,科学家们也对黑洞进行了无数设想。黑洞作为宇宙中最为神秘的天体,能够任何物质,有人认为黑洞里面是另一个空间,有人认为是无限扭曲的时空。科学家们甚至对人类掉进黑洞会发生什么做出了猜想,我们一起来看。

黑洞里面是无限扭曲时空的奇点

  黑洞是一类诡异之地,在这里我们所熟知的物理定律不再有效。爱因斯坦指出,黑洞的引力会弯曲时空,造成时空本身发生扭曲。因此如果有一个密度足够高的物体,时空将发生严重扭曲,以至于在这个物体周围的现实时空之中形成一个类似凹陷的区域,这就是黑洞,那黑洞里面是什么呢?

  当一颗大质量恒星耗尽其燃料之后发生爆炸塌缩,这一过程将足以产生这样奇异的超级致密天体。当超大质量恒星的死亡核心在自身质量作用下不断收缩,它周围的时空随之扭曲。它的引力开始变得如此之强,以至于光线也无法逃离它的掌控:在这颗恒星原先所在的位置上,一个新的黑洞出现了。

  黑洞最外层的是它的事件边界,也就是光线恰好开始无法逃离的引力范围边界。在这一区域之外,光线还可以逃离,而一旦越过这一边界,任何逃离的努力都将是徒劳的。事件边界蕴含着巨大的能量。此处的量子效应会产生强大的高温粒子流并向外辐射,这就是所谓的“霍金辐射”。这是以英国著名天体物理学家霍金教授的名字命名的,因为是他最先预言了这种辐射效应的存在。只要给予足够的时间,这种霍金辐射将最终耗尽黑洞的所有质量并导致黑洞的最终消亡。

  随着你逐渐深入黑洞,就会越加了解黑洞内部,时空变得更加扭曲,直到抵达黑洞的核心——在这里,时空的扭曲达到无限程度,这就是“奇点”。在这里空间和时间不再有意义,我们所熟知的,基于时间与空间概念的物理学定律也将全部失效。

人类掉进黑洞会怎么样,被引力拉伸变性

  落入黑洞时会发生什么——你死了,但同时你活着。

  那么如果有一天你真的不幸落入其中一个黑洞之中,将会发生什么?首先我们假想你拥有一个名叫“安妮”(Anne)的同伴。你正朝着黑洞落去,而她仍然处于安全的距离外惊恐万分地观察着眼前的景象。从此刻开始,她将目睹一系列奇异现象。

  随着你朝着黑洞的事件边界不断加速下落。安妮将会看到你的身体逐渐被拉长并扭曲,就像透过一个放大镜观察你的感觉。并且随着你越来越接近事件边界,安妮会发现你的移动速度似乎变得越来越慢,就像在看慢动作镜头。

  你没有办法向她呼喊,因为空间里没有空气,但你想到用自己的iPhone手机,利用闪光的方式向安妮发送一段摩尔斯电码(真的有一个这样的app)。然而你发出的信号向外传递的速度同样非常缓慢,光线的波长已经在强大的引力场中被严重拉伸,频率变得很低:“我很好。。。我 很 好。。。 我。。。。。。。很。。。。。。。好。。。”

  当你最终抵达事件边界,安妮会发生你静止了,仿佛某人按下了暂停按钮。她会看到你还在那里,一动不动,拉伸的身体开始被烈焰吞噬。在安妮看来,你已经因为空间的拉伸,时间的静止和霍金辐射产生的高热,在甚至还未跨越事件边界的时候变已经化为灰烬了。

  然而,在我们为你准备葬礼之前,先让我们忘掉安妮的报告,转而从你自己的视角来看一看这段时间里你究竟经历了什么?好吧,现在更加诡异的事情出现了:你觉得什么事都没有发生。在你的下落过程中,你将感受不到拉伸,减速或是可怕的辐射。这是因为你正处于自由落体状态下,因此你感受不到重力的存在——爱因斯坦将这称之为自己“最令人愉悦的想法”。

  毕竟,事件边界并不是一堵砖墙,而只是一种空间上的无形边界。一名位于外部的观测者无法目睹这一边界内部的事件,但这对于你而言不是问题——对你而言,这里并不存在什么边界。当然,如果你正落入的是一个较小型的黑洞,那么你的确会有大问题。你将感受到强大的引力作用:你的腿部感受到的引力要比头部强大的多,你将会像一根意大利面条那样被拉长。但幸运的是你现在落入的是一个大型黑洞,其质量是太阳的数百万倍,在这种情况下,那种会将人撕碎的引力差将变得非常小,几乎可以忽略。

  理论上说,在一个足够大的黑洞中你可以正常的度过余生,直到最终落到黑洞中央的奇点上迎来死亡。“正常”——有多正常?你可能会有这样的疑问,因为此时的你正坠入时空连续体中的裂隙,完全不以自己的意志为转移,没有办法回头——一定没有人能够体会你的感受。

  但奇怪的是,实际上从某种角度来看,我们是能够体会你的感受的——你是从空间上,而是从时间上——时间之河永恒地向前流淌,不以我们的意志为转移,我们只能随着时间向前走,没有办法回头。这并不仅仅是一个比方。黑洞将空间和时间扭曲到了一个极端的程度,以至于在黑洞内部,时间和空间已经互换了角色。从某种意义上说,是时间将你推向最后的奇点。你无法回头逃离黑洞,一如我们无法回头,回到过去。

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