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如果跳入黑洞,会看到什么?物理学家:会看到宇宙的“未来简史”

 开米蓝 2021-11-15

近年来,人类对黑洞的认识有了里程碑式的进展,比如我们首次拍到了M87星系的中心黑洞的照片,还发现了一个3倍于我们银河系中心黑洞的超大质量黑洞。而如果有人想近距离观察黑洞,甚至跳入黑洞,他会看到什么?他应该以怎样的方式进入黑洞?

来自美国哥伦比亚大学巴纳德学院的天体物理学教授詹娜莱文(Janna Levin)最近在网上发布了一篇关于“跳入黑洞的正确方式”的“教程”,其实是为了更形象地描绘黑洞的特点,让我们更容易了解黑洞。

选择什么样的黑洞?

首先,为了保证你能在观察黑洞的生存时间足够长,你必须找到一个足够大的黑洞。

当一团足够大的物质被压缩到一个非常小的空间时,黑洞就形成了,就像一颗超大的恒星,重力非常强,以至于恒星压缩了自己的质量,在空间中形成了一个引力无限大的奇点——无限引力奇点。在奇点的附近有一个范围,在这个范围内任何经过的东西都会被黑洞吸引,就算是光经过也会被吸引,这个范围被称为视界。

随着物质越来越多地被吸入黑洞中心的奇点,视界会变大。如果你不小心跳进了一个小黑洞,比如视界半径为15公里——你会非常接近无限引力的点。在穿过视界之后,引力随时间变化非的程度常大,你的头部和脚部的引力可能会相差几千吨,这会轻易撕裂你的躯体。

相反,你应该找到一个巨大的黑洞,就像M87星系的黑洞,直径是地球的300万倍。当你越过视界时,你离奇点有将近20亿公里远。引力随时间的变化足够慢,你能在安全的引力差状态下经历很长时间,你可能要经历一年的时间才会到达黑洞的中心,这让你有足够的时间观察黑洞并体验黑洞的引力。

此外,你应该避免有吸积盘的黑洞。大约1%的超大质量黑洞形成快速旋转的物质吸积盘,其温度可达数百万度,并产生最大的可测量磁场。这种大小的磁场通常能够关闭你的神经系统,将你体内的分子分离成许多微观纤维,直到你分解。

如果是这样,科学家如何研究黑洞?

上图是“事件地平线”望远镜的产品,这是全球200多名研究人员合作的结果。他们使用了一种称为基线干涉测量法的技术,在这种技术中,世界各地的八个射电天文台同步并创建了一个相当于地球大小的射电望远镜,其强大程度足以进行高精度的观测。分辨率是哈勃望远镜的4000倍。

该小组最近还发布了新的图像,显示了M87黑洞吞噬周围物体的速度,并显示了一个类似蛛网的磁场结构,围绕黑洞旋转并产生巨大的物质波。

如果你还想探索,你可以探测黑洞的“能层”区域。这是事件视界以外的区域,空间与黑洞一起旋转。如果你被困在这里,你还有一条出路:让别人把一颗小行星扔进一个黑洞,你可以利用这个力矩把自己“弹”到安全的地方。

如果你决定直接跳进黑洞的中心,你不会后悔的。当你接近黑洞时,你会看到整个宇宙的光似乎被黑洞巨大的引力所扭曲。恒星发出的光会在天空中漂移,你可以看到一个物体留下许多后像,因为黑洞会弯曲物体反射的光。这是一扇通往另一个维度的单向门,其中包含锁定在其中的光的时间,你将在一瞬间看到黑洞形成的整个历史。

因为黑洞的无限引力,根据爱因斯坦的相对论,时间在这里也会无限变慢。如果你真的安全到达黑洞的中心,担心自己被黑洞摧毁已经完全没有意义了,因为那里的时间过得非常慢,而在你看来,黑洞外面的整个宇宙在加速,你在黑洞内的一瞬间,外面或许已经过了几亿年了。当你离黑洞中心足够近,看向外面,整个宇宙的历史都会在你被黑洞摧毁之前看完了。

但莱文认为,进入黑洞中心的人,仍然有可能找到出路,但这完全在理论物理学的范畴之内。黑洞也可以是一个虫洞,把你带到宇宙的另一部分——在这种状态下,身体已经衰变为许多基本粒子。你所能期待的是,当你的量子数据通过黑洞时,它可能会被保存下来,那一边的智慧生物或许能将你的所有数据收集起来,重新组装成一个“人”。

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