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    如果掉入黑洞內(nèi)部,我們會看到什么

    如果掉入黑洞內(nèi)部,我們會看到什么

    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,它的危險性就越小。這是因為根據(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,那么體積會成比例地增加八倍。因此,隨著事件視界變大,密度會降低很多。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。

    如果我們想進入一個黑洞,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被撕裂或意大利面化,因為引力在你頭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,我們需要三年時間才能到達(dá)那里。當(dāng)我們到達(dá)時,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。

    我們船員團隊有一名非常勇敢的人張三,他自愿進入黑洞,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。這是因為從我們的角度來看,在事件視界上時間完全停止了。這是由于愛因斯坦狹義相對論所定義的引力時間膨脹而產(chǎn)生的影響。

    但從張三的角度來看,他的時間過得很好。但是當(dāng)他接近視界時,他的移動速度越來越快,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,因為空間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圖像。隨著他越來越接近黑洞,時空曲線彎曲得越來越嚴(yán)重。當(dāng)他往回看時,所有到達(dá)他的光線都被藍(lán)移了。事實上,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,如果不是因為他那堅不可摧的宇航服,他早就被這種輻射燒成了灰燼。

    當(dāng)他進入視界內(nèi)時,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,因為所有的光都朝向它。他隨著超光速的時空流而墜落,但張三的時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,每個方向都感覺向下。即使抬頭,也感覺像是在低頭。時空如此劇烈地向奇點傾斜,以至于除了向奇點之外別無他處。

    如果張三試圖發(fā)射他的火箭回到他進入的事件視界,他實際上會更快地向奇點加速??臻g在黑洞內(nèi)部的性質(zhì)表現(xiàn)得像時間,就像時間總是在我們的宇宙中向前移動一樣,空間總是在事件視界內(nèi)向奇點移動。

    一旦張三到達(dá)奇點會發(fā)生什么?他會被撕成碎片。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,將與奇點合而為一。張三有什么辦法可以逃脫這個可怕的命運?如果他的宇航服足夠堅固的話,他實際上可能會在兩種理論場景中幸存下來。

    在第一種情況下,如果這個黑洞是一個被稱為Reisner-Nordstrom黑洞的帶電黑洞,那么這個數(shù)學(xué)將類似于一個旋轉(zhuǎn)黑洞。在這種情況下,奇點將采取一維環(huán)的形狀。這個旋轉(zhuǎn)的奇點產(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)的奇點創(chuàng)造了一個內(nèi)部視界,即蟲洞或愛因斯坦-羅森橋。一旦你到達(dá)這個內(nèi)部視界,你會看到一個無限明亮的光點,這是被排斥奇點反射的外部宇宙的圖像,然后你會被彈射出去并穿過一個白洞。

    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。這種情況與旋轉(zhuǎn)的黑洞非常相似,只是不會有無限亮的光。張三將通過蟲洞被傳送到另一個宇宙。

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