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      如果掉入黑洞內(nèi)部,我們會(huì)看到什么

      如果掉入黑洞內(nèi)部,我們會(huì)看到什么

      黑洞質(zhì)量越大,它的“密度”就越小,從它的引力將你的身體撕裂的角度來看,它的危險(xiǎn)性就越小。這是因?yàn)楦鶕?jù)方程,史瓦西半徑隨著質(zhì)量的翻倍而翻倍。如果半徑翻倍,那么體積會(huì)成比例地增加八倍。因此,隨著事件視界變大,密度會(huì)降低很多。質(zhì)量非常大的黑洞,例如我們銀河系中心的黑洞,其密度與水的密度大致相同。

      如果我們想進(jìn)入一個(gè)黑洞,應(yīng)該選擇質(zhì)量大的黑洞。如果黑洞的質(zhì)量只有我們太陽的幾倍,那么在你到達(dá)事件視界之前你就會(huì)被撕裂或意大利面化,因?yàn)橐υ谀泐^部和腳的差別非常大。最近,科學(xué)家公布了銀河系中心黑洞人馬座A*的照片,如果我們想進(jìn)入黑洞,那么該黑洞是最好的選擇。

      如果乘坐曲速飛船,以9000倍光速的曲速飛行,我們需要三年時(shí)間才能到達(dá)那里。當(dāng)我們到達(dá)時(shí),我們“看到”它的事件視界直徑約為2400萬公里,約為太陽直徑的 17 倍。為簡單起見,我們假設(shè)人馬座 A*是一個(gè)不旋轉(zhuǎn)的不帶電黑洞,這也被稱為史瓦西黑洞。

      我們船員團(tuán)隊(duì)有一名非常勇敢的人張三,他自愿進(jìn)入黑洞,而我們其他人則在安全距離之外觀看。順便說一句,張三的宇航服是由一種超強(qiáng)且不受高能輻射影響的未來主義材料制成的。隨著張三越來越接近視界,我們注意到他剛開始加快了速度,然后發(fā)生了一些奇怪的事情,他開始放慢了速度,他的宇航服似乎變得越來越紅越來越暗,直到他從我們的視野中消失。

      他還在那里,但是從他身上反射回來的光是如此的紅移,以至于我們的紅外攝像機(jī)都看不到它。但是,如果我們有一些未來技術(shù),可以讓我們在接近事件視界的地方觀察張三,他似乎是完全靜止的。這是因?yàn)閺奈覀兊慕嵌葋砜矗谑录暯缟蠒r(shí)間完全停止了。這是由于愛因斯坦狹義相對論所定義的引力時(shí)間膨脹而產(chǎn)生的影響。

      但從張三的角度來看,他的時(shí)間過得很好。但是當(dāng)他接近視界時(shí),他的移動(dòng)速度越來越快,接近光速。事件視界似乎比他預(yù)期的要大得多,速度也快得多,因?yàn)榭臻g的曲率在事件視界周圍變得嚴(yán)重彎曲。空間是如此彎曲,以至于張三看到了外部宇宙的多個(gè)圖像。隨著他越來越接近黑洞,時(shí)空曲線彎曲得越來越嚴(yán)重。當(dāng)他往回看時(shí),所有到達(dá)他的光線都被藍(lán)移了。事實(shí)上,隨著他越來越接近視界,以前他看不到的紅外光現(xiàn)在在可見光譜中。以前可見的光被藍(lán)移為X射線甚至伽馬射線,如果不是因?yàn)樗菆?jiān)不可摧的宇航服,他早就被這種輻射燒成了灰燼。

      當(dāng)他進(jìn)入視界內(nèi)時(shí),外部宇宙的視圖仍然可見,而且他還可以看到一些已經(jīng)落在他身后的宇宙部分。但他看不到落在他面前的光,他永遠(yuǎn)無法真正看到奇點(diǎn),因?yàn)樗械墓舛汲蛩?。他隨著超光速的時(shí)空流而墜落,但張三的時(shí)間就像在事件視界之外一樣滴答作響。不過,他有一種非常奇怪的感覺,在黑洞里面,每個(gè)方向都感覺向下。即使抬頭,也感覺像是在低頭。時(shí)空如此劇烈地向奇點(diǎn)傾斜,以至于除了向奇點(diǎn)之外別無他處。

      如果張三試圖發(fā)射他的火箭回到他進(jìn)入的事件視界,他實(shí)際上會(huì)更快地向奇點(diǎn)加速??臻g在黑洞內(nèi)部的性質(zhì)表現(xiàn)得像時(shí)間,就像時(shí)間總是在我們的宇宙中向前移動(dòng)一樣,空間總是在事件視界內(nèi)向奇點(diǎn)移動(dòng)。

      一旦張三到達(dá)奇點(diǎn)會(huì)發(fā)生什么?他會(huì)被撕成碎片。他將是一種由所有被粉碎的基本粒子制成的湯。曾經(jīng)的張三,將與奇點(diǎn)合而為一。張三有什么辦法可以逃脫這個(gè)可怕的命運(yùn)?如果他的宇航服足夠堅(jiān)固的話,他實(shí)際上可能會(huì)在兩種理論場景中幸存下來。

      在第一種情況下,如果這個(gè)黑洞是一個(gè)被稱為Reisner-Nordstrom黑洞的帶電黑洞,那么這個(gè)數(shù)學(xué)將類似于一個(gè)旋轉(zhuǎn)黑洞。在這種情況下,奇點(diǎn)將采取一維環(huán)的形狀。這個(gè)旋轉(zhuǎn)的奇點(diǎn)產(chǎn)生了如此高的離心力,它附近的空間變得排斥而不是吸引。旋轉(zhuǎn)的奇點(diǎn)創(chuàng)造了一個(gè)內(nèi)部視界,即蟲洞或愛因斯坦-羅森橋。一旦你到達(dá)這個(gè)內(nèi)部視界,你會(huì)看到一個(gè)無限明亮的光點(diǎn),這是被排斥奇點(diǎn)反射的外部宇宙的圖像,然后你會(huì)被彈射出去并穿過一個(gè)白洞。

      而在第二種情況下,如果環(huán)量子引力理論是正確的,那么黑洞中就根本不存在奇點(diǎn)。這種情況與旋轉(zhuǎn)的黑洞非常相似,只是不會(huì)有無限亮的光。張三將通過蟲洞被傳送到另一個(gè)宇宙。

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