進入黑洞的東西最後都到哪兒去了?



擁有巨大質量的物體產生的引力場源自其對周圍時空的“結構性”彎曲,這體現為四維時空的“等時仿射集”不再平直,就像重物壓在蹦床表面會讓它彎曲一樣。最後這個類比被叫做“橡皮膜類比”,它是個比較常見的類比方式。


一個黑“洞”的質量非常集中,以至於它“把橡皮膜拉伸”到下方無窮遠的位置這是理論計算的結果,並在這裡“撕開了一個口子”。在事件視界的地方,時空已被拉伸到與原先垂直的地步,且在此後一直保持垂直。如果有東西掉入黑洞,那麼它只要穿過事件視界實際上不會,就會永久地駐留在其內部,從外面看上去,這個東西會經由視界的某個點“穿入”黑洞。


然而呢,掉進黑洞的東西是永遠也沒辦法抵達並穿過事件視界的,因為穿越事件視界意味著要通過視界下方這個無窮深的深淵。視界內外的實際距離是數學意義上的無窮大,畢竟這裡的時空結構已經被無限地扭曲了。不管視界裡面有什麼,即使你能夠夢幻般地超光速航行,你也沒辦法抵達並穿越視界,畢竟需要通過的距離是無窮長的嘛。

所以問題的答案是:所有掉向黑洞的東西……都會在那裡一直掉,一直掉,然後就這麼永遠掉下去。空間被無限地扭曲(這裡不好說是向下扭曲還是向外扭曲,畢竟這是在高維空間發生的,而我們只熟悉三維空間的情況),以至於這個東西要走無窮長的路程才能真正進入視界,因而不管物體掉多久,進入視界所需要走的路程總是無窮長的。


這是個大多數物理學家都不想回答的重要問題。不過我們對黑洞結構的理解可以幫助我們給出問題的答案。

引力場會導致時間膨脹效應產生,這意味著引力場會影響大質量天體周圍的時間流速,這個影響即使是在地球上也是很明顯的——地表時間的流速比宇宙空間中的要慢,搞得我們還要在校對人造衛星和地表的鐘時花額外的工夫去處理這個問題。那些早期的通訊衛星的執行失敗也全都是基於這個問題,後來人們還不得不在人造衛星的鐘上面編入一個補償器程式來讓衛星進行良好的地面通訊。

同樣地,黑洞旁的極強引力場會導致極其誇張的時間膨脹。(這裡涉及到很多很多概念,您需要清楚地記住每一個概念才能夠理解整個論述。)


光速是宇宙中物體速度的上限。由於光速是個有限值,我們看到的宇宙比實際上的宇宙都要老,比如:太陽光抵達地球需要八分鐘的時間,所以我們看到的太陽實際上是八分鐘前的太陽,所以如果太陽在某一刻突然消失,我們要在八分鐘之後才會意識到這件事發生了。同理,距離我們最近的恆星發出的光要花四年才能到達地球,這意味著我們現在看到那顆恆星的模樣實際上是它四年前的模樣。所以說,仰望更遠處星空的我們實際上是在“緬懷”更久遠的過去。

請記牢這些要點。


引力會影響時空。詳細來說,引力能彎曲、拉伸及壓縮時空的結構。既然黑洞的引力極強,它就有能力把時空彎曲至極限。很多著名的科學家都研究過黑洞並歸納了它的幾個特性,這些特性清楚地表明:黑洞的內部是無法用已知的物理學定律去描述的,因為這些定律都不再適用了。你覺得黑洞內部的情況什麼時候在人類的視野裡出現過?它和宇宙大爆炸前的情況差不多。

我們還需要關注那些關於黑洞的科學研究。其中最重要的一個是愛因斯坦場方程,它在靜態球對稱條件下的解被稱為史瓦西度規,後者可以表徵黑洞和白洞,兩者可通過蟲洞相連,這個史瓦西蟲洞也是愛因斯坦場方程的一個嚴格解。白洞是與黑洞相反的一種天體,它會把物質吐出去,而黑洞則會將物質吸進去。

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所以問題的最終答案就是:被吸入黑洞的物質會穿過蟲洞到達白洞並被丟擲。

但是我們不能只停在這個層面上,還有一件需要做的事情是檢驗這件事是否會真實發生,其關鍵的一點是找到白洞存在的證據。

現在我們總結一下所提到的諸要點。

1、我們在仰望更遠處星空時看到的是更久遠的過去時的景象。

2、黑洞把時空壓縮到了極致,它把一個巨大的空間用自己超強的引力扭為一個很小的姿態。

3、在黑洞內部,所有的物理學歸律都失效了。

4、在宇宙大爆炸之前,所有的物理學規律都不存在。

現在我們縱觀整個圖景,試著去理解所有這些事情都是怎麼一回事。

這也解釋了宇宙大爆炸的物質(或者說能量)從何而來。能量守恆定律表明能量既不能被創造也不能被消滅,但它不能解釋被黑洞吞噬的能量去了哪裡,也不能解釋宇宙大爆炸的能量的來源。不過,黑洞所吞噬的和宇宙大爆炸所需的能量是存在關聯的,因為不計其數的黑洞,不管是曾經存在過的還是現在正存在著的抑或是將來會形成的,它們都會給宇宙大爆炸之初的那單個白洞提供能量。


BY: quora

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