你有没有偶尔出现过这样的念头:如果你掉进一个黑洞会发生什么?
你可能会认为自己大概会被压碎,或者撕成碎片。但现实可能比你设想的更加诡异。在你落入黑洞的一瞬间,现实将会被一分为二。在其中一种场景中,你将瞬间化为灰烬,而在另一种场景下,你几乎毫发无损,并且这两种情形可能都是真实的。
黑洞是宇宙中最奇异的地方之一,在这里我们所熟知的物理定律不再有效。爱因斯坦指出,黑洞的引力会扭曲时空,造成时空本身发生弯曲。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。
当一颗大质量恒星在核聚变反应的燃料耗尽之后发生引力塌缩,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脱: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视界(简称视界),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。
视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,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。
那么在这里究竟将发生什么?另一个宇宙?混沌?或是通往小时候书架的后面?没有人知道答案。
在黑洞中,空间达到无限扭曲。
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。
随着你朝着黑洞的视界不断加速下落。安妮将会看到你的身体逐渐被拉长并扭曲,就好像是她透过一个放大镜在观察。并且随着你越来越接近视界,她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。。。”
当你最终抵达视界,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,拉伸的身体在开始被烈焰吞噬。
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,在甚至还未进入无穷黑暗的黑洞里的时候就已经化为灰烬了。
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。
当你像自然界中最不吉利的地点航行时,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,视界并不是一堵砖墙,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视界内的事件,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。
事实上,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。