黑洞 奇点是什么样的?物理学已给出答案—宇宙中已知最神秘的地方


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【黑洞|奇点是什么样的?物理学已给出答案—宇宙中已知最神秘的地方】
黑洞 奇点是什么样的?物理学已给出答案—宇宙中已知最神秘的地方


阿尔伯特-爱因斯坦在他的一生中多次否认黑洞的存在 。 他甚至在1939年发表的一篇论文来否定黑洞 , 但他的论点是错误的 。 它们是真实存在的 , 而且我们现在已经探测到了几个 。
当一颗恒星坍缩时 , 就会形成一个黑洞 。 它的质量是如此之大 , 以至于连光都无法逃离它 。 黑洞外层被称为事件视界 , 它将黑洞的内部完全掩盖起来 。 如果你掉进了黑洞 , 你将永远逃不出来 , 尽管构成你的量子粒子的信息有一天可能会出现(可能要亿万年) 。
黑洞会把掉进它的任何东西撕碎 。 当某物落入其中时 , 它的一部分总是比其他部分离黑洞稍远 。 这两部分之间的引力差会随着它的靠近(黑洞)而增加 。 在某些时候 , 这种差异实际上是无限的 。

  • 2005年 , 一颗矮星被一个黑洞吃掉了 。
最简单的黑洞类型被称为史瓦西黑洞 。 这是一个不旋转也不带电的黑洞 , 但是 , 由于黑洞一般是由正在旋转的恒星形成的 , 所以它们很可能会旋转 , 这使得它们成为克尔型黑洞 。
从物理学的角度来看 , 黑洞很有趣 , 因为它们会产生强烈的引力场 , 这使得它们成为研究引力的完美物体 。 我们现在已经探测到了一些黑洞 , 而且我们还利用引力波探测器探测到了我们认为是黑洞合并的情况 。
经过黑洞附近的光线会明显弯曲 , 以至于它可以将光线直接弯曲到自身周围 。 爱因斯坦在1916年预言了这种光的弯曲 , 而且它实际上已经被探测到了 。 这就产生了一个奇怪的效果 , 即理论上你可以看到黑洞事件视界附近的星星 , 但从你的角度看 , 它们并不在黑洞后面 , 而是在黑洞前面 。
  • 图片来源:欧空局
然而 , 你看到的大部分光线来自于落入黑洞的物质 。 引力也将物质扯碎 , 并将其压扁 , 所以它看起来就像一种被称为吸积盘的光晕 。
  • 吸积盘
你在动画中看到的都是由引力对光的扭曲造成的 。 实际的盘子就像土星的环 。 下面是你真正看到的情况的示意图 。
  • 吸积盘的一部分/图片来源:NASA/GODDARD
如果地球变成了一个黑洞 , 其事件视界的半径大约为1厘米 。 然而 , 在距离中心6400公里左右的地方 , 你受到与站在地球表面一样的重力 。
理论上 , 你可以在一个地球质量的黑洞周围构建一个薄壳 , 并且薄壳上的引力与真实的地球完全相同(由于密度的变化 , 有一些差异) 。 这引起了埃隆·马斯克(Elon Musk)的兴趣 , 让他投资一项技术 , 以获得那样的中央黑洞 。
然而 , 与下图中包含大量陆地不同的是 , 物体往往会从空心地球的底部落入中心黑洞 , 这意味着地壳必须由一些非常强大的物质构成 。
  • 空心地球的内部 。 威廉-布拉德肖 , 《阿特瓦塔巴尔的女神》(1892) 。
任何东西都无法逃离黑洞 , 其原因与黑洞的引力无关 。 尽管较小恒星大小的黑洞在它们的视界上确实有很强的引力 , 但特大质量黑洞的引力相对较弱 。 你可能会认为只要轻轻一拉 , 你就能逃脱 , 但事实并非如此简单 。
当一个黑洞变得越来越大时 , 从外部观察者的角度来看 , 它最终不再有太大的拉力 。 不是强大的引力是原因 , 而是因果关系的本质使事件视界完全弯曲 。 任何越过黑洞事件视界的东西都只是将其未来的因果结构弯曲到了黑洞中 , 这样它就不能再影响事件视界外的任何东西 。
任何试图用绳子把人拉出黑洞的尝试都是注定要失败的 。 即使它能克服黑洞引力 , 它也无法改变掉入黑洞的物质的光锥 。 作为一个外部观察者 , 你只会看到时间在你的

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