我们都知道宇宙中有黑洞存在,但是假如突然有一天,有人问你黑洞是什么?估计你还真的回答不上来,可能在你的印象里黑洞就是个吞噬一切的洞,其实并不是你想的这样,黑洞并不是一个洞,而是一个拥有无限密度和引力的天体,其实对于黑洞我们人类是一种好奇的状态,科学家也一直在了解黑洞,在不久之前,科学家就发现其实在黑洞里存在着另一个面,也就是我们通常所说的事件视界,有些人就对此提出了自己的疑问,如果人掉进了黑洞,那么结果会怎样?
其实我们所说的很多对于黑洞的解释都是我们假设的,因为黑洞拥有连光也逃不出的引力,因为我们的望远镜根本无法进行观测,如果想要派探测器过去直接进行观测,也是痴心妄想,但是我们的科学家始终是聪明的,通过黑洞对周围天体的影响来间接观察,
根据观察和推测,科学家发现黑洞的中心其实就是一个密度无限大的点,像极了宇宙最初的奇点,科学家认为这就是爱因斯坦曾说过的几何结构,有科学家就曾认为,我们的宇宙中存在一张巨大的薄膜,所有的天体都在这张薄膜上,所以看起来天体都是漂浮在宇宙,其实所谓引力,不过是大质量的物体使得薄膜拉扯产生的撕拉力,使得其余天体向其倾斜。黑洞就是因为质量无限大,使得这张薄膜被压穿,导致天体都从这个洞掉到了这张薄膜之下。
黑洞是宇宙间最令人困惑的天体。它的密度是如此之高,引力是如此之强,以致于一切,包括光线,都无法逃脱。无论有多少种新奇理论,这一点是被普遍接受的。但是,假如一个人类掉进黑洞后你真的会死吗?掉进黑洞会看到什么?
人类在宇宙中已经辨识出了许多黑洞,既有恒星级黑洞,也有超大质量黑洞。恒星级黑洞多位于我们银河系内,超大质量黑洞多位于星系中心。超大质量黑洞的质量可以达到太阳的几百万甚至几十亿倍。
在银河系中心,有许多恒星围绕着一个质量为太阳四百万倍的不发光质心运行。这个质心名为“人马座A*”,通过对围绕着它运行的恒星进行测量,我们可以确定它是一个无可争辩的黑洞候选者。
银河系中心超大质量黑洞的所在位置。图/钱德拉X射线天文台
当我们靠近黑洞的视界,就会发生许多违反直觉的事,而一旦跨越视界,事情会变得更糟。不管是什么类型的黑洞,也不管飞船有多棒,一旦冲过那道看不见的屏障,就再也出不去了!
广义相对论是一位看守黑洞的严厉女管家。感谢爱因斯坦,今年我们之所以要纪念广义相对论发布100周年,部分原因就是它指出了黑洞及其质量,是如何使时空发生弯曲的。
当我们离黑洞很远时,空间的弯曲程度很小。我们无法将它产生的引力和其他天体,如中子星或普通恒星,甚至是气体云产生的引力相区别。时空虽然已被弯曲,但我们只知道那里存在着质量,无法指出质量的特性或分布情况。
然而在视觉上,我们却可以有与众不同感受。它不是中子星,不是恒星,也不是气体云,而是一个不发光的全黑球体。
这个球体名为视界,并不是一个实在的东西。它是一个有一定体积的空间区域。如果我们靠近黑洞,就会发现它像是空间背景上的一个全黑的孔洞,孔洞周围的光线则是被严重扭曲的。
黑洞周围所谓的事件视界,就是时间流速比其余地方缓慢,这点爱因斯坦在相对论里说过,质量越大的物体,它所经历的时间就会越缓慢,霍金也曾经说过类似的话,例如时间就像一条河流,不同的物体放在这条河流里,物体旁的水流速度是不一样的,大的物体明显水流要小。
一个质量相当于地球的黑洞视界半径非常小,只有大约一厘米;如果黑洞的质量相当于太阳,那么这个半径大约接近三公里。银河系中心超大质量黑洞的体积相当于一颗参宿四那样的红巨星。如果把它放在太阳的位置上,那么其边界可能会超越许多行星的轨道!
在距离很远的地方,黑洞的视觉特征没有什么特别之处。但是如果我们驾驶着一艘坚不可摧的飞船,携带着完美无缺的设备,逐渐靠近黑洞,那么情况就会变得越来越奇特。
在一般情况下,如果我们离物体越近,它看起来就会越大,并遵循一种简单明了的递增方式。但黑洞并非完全如此。由于空间的极度弯曲,因此当我们靠近黑洞时,它视觉体积的增长会异常迅速。
如果黑洞视界的大小相当于满月,那么它实际上看起来会比满月大四倍!这是因为随着我们离黑洞越来越近,时空的弯曲程度会越来越高,周围的星光会被严重扭曲,偏离黑洞所在的区域。
当我们离黑洞只有几个史瓦西半径时,它会变得相当巨大,几乎能阻挡飞船前方的所有光线。而普通天体在这个距离上看起来可能只相当于我们向前伸长手臂后的拳头。
离黑洞越来越近后,飞船前方将会逐渐陷入一片黑暗,即便是后方,也将开始被黑暗笼罩。这同样也是光线在极度弯曲的时空影响下产生的结果,就好像点电荷靠近导体球壳时所形成的电场场线一样。
此刻我们还没有跨越视界,回头还来得及。引力传感器会告诉我们,在指向黑暗中心的地方,有一个明确的下降梯度。但在相反的方向上,仍然能够看到星光。
假如朝着视界继续向前,那我们就会发现,身后的星光将汇聚成一个很小的光点。在跨越视界前的最后瞬间,光点会在引力蓝移的作用下由红变白,由白变蓝。这是我们掉进黑洞前对外部宇宙的最后一瞥,宇宙微波和射电背景在此刻转化成了可见光。
然后就是漆黑一团。空无一物。我们在视界内看不到任何来自外界的光线。
假如我们掉入的是一个质量为太阳四百万倍的超大质量黑洞,那么虽然在外界的参考系内,黑洞的直径大约有一光时——但是我们抵达奇点的时间却只需20秒。
黑洞完全可以凭借强大的引力弯曲空间,因为在它周围的时间就十分缓慢,甚至可以说有停止的可能性,当然我们真的掉进了黑洞,根本轮不到进入黑洞,在黑洞周围就会被强大的引力撕碎,从而变成了微小的粒子。
但这只是你作为当事者的感受,在我们看来你的时间就是静止的,我们是处在两种状态,我们根本看不到你被撕碎的样子,即使时间往后调整1000年,我们看到的依旧是你被撕碎前的样子,在某种意义上来说,你已经得到了永生,只不过这种永生是在外人看来罢了!
生活在极度弯曲的空间里是一件多么痛苦的事情!