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人类能否进到黑洞里面一探,还得从这种极端天体的前世今生说起

2019-08-06  隐逸888

人类能否进到黑洞里面一探,还得从这种极端天体的前世今生说起

很多人一直闹不明白:黑洞既然那么神秘,进去一探不就明白了,为啥老在远处指指点点呢?人能够进到黑洞里面去吗,进去会成个啥样子?

这是一个有趣的问题,我们一起来讨论一下。

人能不能进入黑洞,首先要了解一下黑洞是个啥玩意。

自从爱因斯坦广义相对论预言宇宙中存在黑洞这样的极端天体,100年来黑洞一直像谜一样荡漾在人间,人们在寻找,一直到了1970年,科学家们才真正的找到了黑洞,从而证实了爱因斯坦的预言。

这颗最早被发现的黑洞在天鹅座X-1,美国“自由”号卫星发现那里有一个特别的射电源,有一颗比太阳质量大30倍的蓝色恒星,但这颗星球竟被一个重约10个太阳质量看不见的玩意所牵扯着,天文学家认为这就是黑洞,这就是人类发现的第一个黑洞。

随着时间的推移,黑洞发现得越来越多,越来越大,最大的黑洞竟有太阳质量得660亿倍。2019年4月10日,科学家们公布了拍摄到得第一张黑洞照片,这是一个距离我们5500光年距离得黑洞,位于室女座一个叫M87的巨大椭圆星系中心,质量为太阳的65亿倍。

人类能否进到黑洞里面一探,还得从这种极端天体的前世今生说起

至此,黑洞从预言到观测到,再到真正的看见并拍下照片,成了铁板上钉钉的事实。为此我们由衷的感叹科学家们的卓识远见高瞻远瞩。

爱因斯坦为什么会预言这个宇宙中存在这样一种特别的天体呢?有些人喜欢想象,尤其那种喜欢眯着眼睛天花乱坠的妄想之人,以为老爱等科学家也是这么一想就出来的一个预言,只不过是他走运罢了,被他猜中了,所以才出了名。

其实这是完全错误的。黑洞这个古怪的玩意是爱因斯坦引力场方程的一个解,也就是根据爱因斯坦的引力方程相关理论,会得到这样一个必然的结果。

这个结果是德国天文学家卡尔·史瓦西1916年通过计算得到的,他发现如果将大量物质集中于空间一点,其周围就会产生一种奇异现象,会在质点周围形成一个界面,任何物质一旦进入到这个界面,就会无可奈何的向中心那个质点坠落,连光也不例外。史瓦西还计算出了这个界限大小,人们把它叫做“史瓦西半径”。

美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒把这种奇怪的天体命名为“黑洞”,从此黑洞成为天文学界一个重要课题。

人类能否进到黑洞里面一探,还得从这种极端天体的前世今生说起

通俗的说,黑洞就是物质质量的一个界限,任何物质一旦被压缩到这个界限里,就会变成一个黑洞。人们把这个界限称为事件视界,又叫史瓦西半径。

质量不管大小都有自己的事件视界,或者叫史瓦西半径,这个半径的大小计算公式为:R=2MG/c^2。

其中,R为史瓦西半径,M为物体质量,G为引力常量(G=6.67×10-11N·m^2/kg^2),c为光速。

一个原子、一个人或一头猪、一座山、一个星球都有自己的史瓦西半径。这个原子、这个人、这头猪、这座山、这个星球,只要把自己所有质量压缩到自己的史瓦西半径中,都会成为一个黑洞。

地球的史瓦西半径约为9毫米,太阳的史瓦西半径约为3000米。至于原子、人、猪和一座山的史瓦西半径有多大,大家自己根据上述公式自己去算吧。

人类能否进到黑洞里面一探,还得从这种极端天体的前世今生说起

虽然所有物体都有自己的史瓦西半径,但不是谁想自己钻进史瓦西半径就能够进去的,这要极端的压力条件下才能够做到。

像太阳这样的恒星死亡后只能把自己压缩为一个白矮星,密度达到每立方厘米1~10吨。

太阳质量8倍以上恒星死亡时,会发生超新星大爆炸,中心留下一个致密的核,这个核只有10公里半径左右,却有太阳质量的1.44倍以上(钱德拉塞卡极限),就成为一个更加致密的中子星,密度达到每立方厘米1~20亿吨。

当中子星的质量超过太阳的3倍左右时(奥本海默极限),就会由于无法撑住无比巨大的压力,继续坍缩成一个黑洞。这时候,这颗星球的所有质量就压缩进了自己的史瓦西半径,并且一直无止境的坍缩进中心那个奇点。

由此可以看出,原子、人、猪、大山、地球、太阳都没有条件成为黑洞。但在大型强子对撞机里,可以通过巨大能量把粒子加速到接近光速,然后让它们碰撞,形成瞬间的超高温高压,理论上可以人工制造原子级的微型黑洞。

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奇点不是凭空想象出来的,而是引力场解的必然结果。但这个奇点已经不在我们这个四维世界算帐,是一个超时空的玩意。

因此科学家无法知道这个奇点是怎样一种状态,只知道这个奇点无限小、时空曲率(引力)无限大、密度无限大、温度无限高。

而其无限的曲率就会在周边自己的史瓦西半径(事件视界)内,制造出把一切都埋没的奇迹,光也被吞噬。在这个界限外的东西才能够被人类所看见,界限内就什么也看不见,这就是事件视界的本义。

因此在事件视界内,已经什么都不可能留存,一个粒子也没有,人到里面当然也化为乌有了,所有的东西都化为质量、电荷、角动量三个物理量,集中到那个乌有的超时空质点(奇点)上,这就是所谓的“黑洞无毛”,就是黑洞里面的东西都是一样性质的玩意,一根毛的区别也没有。

人类能否进到黑洞里面一探,还得从这种极端天体的前世今生说起

到了黑洞事件视界中已经是无限引力,其实人不但无法保持人样进入黑洞,也无法保持人形接近黑洞。

到了黑洞事件视界附近引力已经非常大了,形成的吸积盘(天体物质被黑洞强大引力拉扯聚集在周围)转速极快,甚至接近光速,因此这些物质会碰撞发射出巨大的辐射和能量,发出各种射线和可见光,人类对黑洞的第一张照片就是这样拍到的。

所以,现阶段人类不管乘坐什么样的飞船接近黑洞,都会被强大的引力潮汐力拉扯变形,有人比喻会被拉成一根长长的面条,但这毕竟是一种调侃,事实上,任何飞船还没掉到黑洞视界内就已经被撕得粉碎了,成了一团超高温粒子飞快旋转着掉进那无底的深渊。

这就是现在人类企图进入黑洞可能留下的光辉形象,至于人类科技文明到达很高层次的时候,人类能不能接近或进到黑洞,就不是时空通讯现在能够度量的了。

再说,目前发现距离我们最近的黑洞也有3000光年,人类目前最远的足迹才40万公里,才是1光年的2365万分之一,到一个黑洞附近一游的想法只能是痴心妄想。

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