人掉入黑洞中會怎樣?生與死並存時空扭曲

2017年08月19日     1,307     檢舉
人掉入黑洞中會怎樣?生與死並存時空扭曲

黑洞總是會無情的吞噬其周圍的事物,然而令科學家好奇的是,如果人類掉入黑洞之中,會發生什麼呢?是會被殘忍的撕碎,還是會陷入無限的漂流之中?科學家們認為,或許人類在掉入黑洞的一瞬間,將會發生非常奇妙的事情。

  你可能會認為自己大概會被壓碎,或者撕成碎片。但現實可能比你設想的更加詭異。在你落入黑洞的一瞬間,現實將會被一分為二。

 

  在其中一種場景中,你將瞬間化為灰燼,而在另一種場景下,你幾乎毫髮無損,並且這兩種情形可能都是真實的。

  黑洞是一類詭異之地,在這裡我們所熟知的物理定律不再有效。愛因斯坦指出,黑洞的引力會彎曲時空,造成時空本身發生扭曲。

  因此如果有一個密度足夠高的物體,時空將發生嚴重扭曲,以至於在這個物體周圍的現實時空之中形成一個類似凹陷的區域,這就是黑洞。

  在黑洞中,時空的扭曲程度到達極點黑洞最外層的是它的事件邊界,也就是光線恰好開始無法逃離的引力範圍邊界。

 

  量子效應會產生強大的高溫粒子流並向外輻射

  在這一區域之外,光線還可以逃離,而一旦越過這一邊界,任何逃離的努力都將是徒勞的。事件邊界蘊含著巨大的能量。

  此處的量子效應會產生強大的高溫粒子流並向外輻射,這就是所謂的「霍金輻射」.

 

  那麼在這裡究竟將發生什麼?另一個宇宙?混沌?或是通往小時候書架的後面?沒有人知道答案。

  黑洞導致光線傳播路徑的極大扭曲,形成類似「透鏡」的效果落入黑洞時會發生什麼--你死了,但同時你活著。

  那麼如果有一天你真的不幸落入其中一個黑洞之中,將會發生什麼?首先我們假想你擁有一個名叫「安妮」(Anne)的同伴。

  你正朝著黑洞落去,而她仍然處於安全的距離外驚恐萬分地觀察著眼前的景象。從此刻開始,她將目睹一系列奇異現象。

  隨著你朝著黑洞的事件邊界不斷加速下落。安妮將會看到你的身體逐漸被拉長並扭曲,就像透過一個放大鏡觀察你的感覺。

  並且隨著你越來越接近事件邊界,安妮會發現你的移動速度似乎變得越來越慢,就像在看慢動作鏡頭。

  隨著你越來越接近事件邊界,你的移動速度似乎變得越來越慢

 

  你沒有辦法向她呼喊,因為空間裡沒有空氣,但你想到用自己的iphone手機,利用閃光的方式向安妮發送一段摩爾斯電碼(真的有一個這樣的app)。

  然而你發出的信號向外傳遞的速度同樣非常緩慢,光線的波長已經在強大的引力場中被嚴重拉伸,頻率變得很低:「我很好……我很好……我……很……好……」 在你的下落過程中,你將感受不到拉伸,減速或是可怕的輻射

  當你最終抵達事件邊界,安妮會發生你靜止了,仿佛某人按下了暫停按鈕。她會看到你還在那裡,一動不動,拉伸的身體開始被烈焰吞噬。

  在我看來,你已經因為空間的拉伸,時間的靜止和霍金輻射產生的高熱,在甚至還未跨越事件邊界的時候變已經化為灰燼了。

  然而,在我們為你準備葬禮之前,先讓我們忘掉安妮的報告,轉而從你自己的視角來看一看這段時間裡你究竟經歷了什麼?

  好吧,現在更加詭異的事情出現了:你覺得什麼事都沒有發生。在你的下落過程中,你將感受不到拉伸,減速或是可怕的輻射。

  這是因為你正處於自由落體狀態下,因此你感受不到重力的存在--愛因斯坦將這稱之為自己「最令人愉悅的想法」.

  畢竟,事件邊界並不是一堵磚牆,而只是一種空間上的無形邊界。一名位於外部的觀測者無法目睹這一邊界內部的事件,但這對於你而言不是問題--對你而言,這裡並不存在什麼邊界。

 

  當然,如果你正落入的是一個較小型的黑洞,那麼你的確會有大問題。你將感受到強大的引力作用:你的腿部感受到的引力要比頭部強大的多,你將會像一根義大利麵條那樣被拉長。

  但幸運的是你現在落入的是一個大型黑洞,其質量是太陽的數百萬倍,在這種情況下,那種會將人撕碎的引力差將變得非常小,幾乎可以忽略。

  你正墜入時空連續體中的裂隙,完全不以自己的意志為轉移,沒有辦法回頭

  理論上說,在一個足夠大的黑洞中你可以正常的度過餘生,直到最終落到黑洞中央的奇點上迎來死亡。「正常」--有多正常?你可能會有這樣的疑問,因為此時的你正墜入時空連續體中的裂隙,完全不以自己的意志為轉移,沒有辦法回頭--一定沒有人能夠體會你的感受。

  但奇怪的是,實際上從某種角度來看,我們是能夠體會你的感受的--你是從空間上,而是從時間上--時間之河永恆地向前流淌,不以我們的意志為轉移,我們只能隨著時間向前走,沒有辦法回頭。

 

  掉入黑洞以後,你活著同時你又死了

  這並不僅僅是一個比方。黑洞將空間和時間扭曲到了一個極端的程度,以至於在黑洞內部,時間和空間已經互換了角色。從某種意義上說,是時間將你推向最後的奇點。你無法回頭逃離黑洞,一如我們無法回頭,回到過去。

  黑洞形成時,導致了周圍空間的嚴重扭曲。所以人們才根據此點猜想黑洞可以穿越時空,可是當人類真的落入其中時,巨大的衝擊力會把你摧毀,使你走向死亡,但是在黑洞的另一個時空里,你卻僥倖活著。科學家無意間造出分子黑洞,和天體黑洞行為相似

 

  黑洞大家都耳熟能詳,分子黑洞則語焉不詳。顧名思義,分子黑洞就是分子內的黑洞,這是美國堪薩斯州立大學的一個科學家團隊新近提出來的概念。該大學的物理學家丹尼爾·羅勒斯和阿蒂姆·拉登科領導了一個國際合作項目,在加利福尼亞州門洛帕克SLAC國家加速器實驗室用高強度X射線進行科學實驗。

  最近他們用世界上最強大的X射線雷射照射一個小分子,卻發生了一件匪夷所思的奇怪事情,使分子黑洞這個概念躍出紙面。研究人員使用一系列鏡子將X射線聚焦到直徑約100納米的點上,產生了非常強大的能量,實在讓人很難想像——即使把太陽照射到地球上的所有光線都聚焦到一個拇指指甲大小的地方,其單位面積的能量強度也僅有這個能量的百分之一。

 

  科學家們用這種強大的雷射脈衝照射碘甲烷(CH3I)和碘苯(C6H5I)分子,正如此前所料,X射線首先從碘原子的內層剝離電子,然後外層電子像彈珠一樣,從外層軌道被拉進內層,由X射線脈衝繼續噴射出去。令人驚訝的是,強勁的X射線不僅奪取了碘原子的電子,還繼續把周圍附著的甲基(碳和氫)上的電子奪走,暴力地噴射出去。這是科學家們此前從未看到過的現象,X射線在原子內部產生了大量的電荷,吸收周圍的一切,這和宇宙中黑洞消耗恆星的行為如出一轍,施加在電子上的力比10倍太陽質量的天體物理黑洞周圍物質受到的力還大得多。科學家們因而相信,他們在無意間製造出了分子黑洞,當然,天體物理黑洞產生的是強大的引力,而分子黑洞本質上是電化學的。

 

  一些讀者看到這裡,心裡可能已經有一萬隻鼓在敲打了:分子黑洞會不會吸收周圍的物質變得越來越大,最後把我們地球都吞噬了?當然不會,前文已經說了,這個「黑洞」是電化學性質的,沒有引力,不可能吞噬我們的地球。另外它存在的時間也極短,不到30飛秒(千萬億分之一秒),整個分子就被強大的X射線摧毀了,如果要把它比喻成一瞬間都漫長得不可思議:一飛秒放大到一秒的話,一秒鐘就相當於3200萬年了。

  這項研究5月31日發表在自然雜誌上,可以讓我們更好地了解x射線雷射的分子效應,未來或可用於研究蛋白質、病毒和其他微小物質的結構,只是還有一個巨大的問題需要解決,使用這種技術的時候,我們如何避免分子黑洞摧毀周圍的一切?

  黑洞的視界究竟是什麼樣的?

  有沒有人想過這樣一個問題,假如黑洞表面是「硬」的,是一種實體,那麼擁有強大引力的它,在吞食夜空中的繁星之時,又會發生什麼樣的事情呢?

 

  愛因斯坦的相對論告訴我們,黑洞形成之時,所有的質量都會擠進一個體積無限小的奇點裡。擁有無限高密度的奇點,產生了一個極為強大的引力場,在它的周圍,製造出一個連光線也無法逃離的勢力範圍。這個範圍的邊界就是所謂的視界,也有人叫它事件地平(Event Horizon)。

  人們通常認為,視界只是一個虛擬的邊界。物體可以穿越它,只是穿越了它之後,由於它身上發出的所有光都無法越過視界,只能向著同一個方向——奇點飛行,因此視界之外的人就再也看不到它了。視界是個只進不出的邊界。

  但事實上,沒人真正見到過視界。黑洞的中心究竟是不是奇點,也是不確定的。因為這是個數學推論,在現實物理世界中,很難想像會存在這樣的東西。而且視界以內,奇點以外,又是個什麼樣的世界?也沒有人知道。

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