黑洞裡面有什麼?像一場穿越事件視界的旅行
你踏上了探索宇宙深處的漫長旅行,在太陽系外的深空中,你已經跨越了數万光年的距離。你勇敢深入浩瀚的星際空間,見證了宇宙中一些最美麗,也最驚人的事件,從新恆星系的誕生,到大質量恆星的災難性死亡。
黑洞的模擬圖像
現在,你將迎來自己的絕唱,成為一個偉大事件的一部分:你要潛入一個巨大的黑洞之中,看看在神秘的事件視界的另一邊,到底是什麼樣的景象。勇敢的探險家,你會在裡面發現什麼呢?
接近宇宙怪物
首先,我們需要澄清一些概念。黑洞其實有很多種,有的大,有的小;有的帶電荷,有的不帶電荷;有的在快速旋轉,還有的靜止不動。在這個特別的故事中,為了描述的方便,我們將這場冒險設定在最簡單的可能場景:一個既沒有電荷,也沒有自旋的大型黑洞。當然,這顯然是不現實的,但仍然可以是一個有趣的故事,其中包括了許多很酷的物理學原理。我們可以把更現實的旅行留到下一次(假設我們能在這次假設的黑洞之旅中倖存下來的話……當然,這是不可能的)。
在相隔很遠時,這個大型黑洞出奇地溫和。畢竟,這只是一個巨大的物體,就像其他任何龐然大物一樣。引力是引力,質量是質量,黑洞的引力來自於巨大的質量。這就像太陽,它對你的引力和你對它的引力是一樣的。相比之下,黑洞所缺少的只是美妙的陽光、熱量和輻射。因此,如果你想在一個安全的距離上繞著黑洞旋轉的話,肯定可以做到。
不過,既然你選擇進入更靠近黑洞的軌道,為什麼還要繞著它轉呢?
黑洞本身是一個奇點,一個密度無窮大的點。但是,你看不到奇點本身,因為它被事件視界所籠罩。我們通常認為事件視界就是黑洞的“表面”,要想走得更遠,你必須先刺破這層“面紗”。
超越事件視界
事件視界不是一個真實的物理邊界,它既不是膜,也不是某種表面。事件視界的簡單定義就是一段到奇點的特定距離,如果落到這個距離以內,你就無法逃脫。當然,這也沒什麼大不了的。
在這段特定的距離中,引力是如此之大,以至於任何東西,甚至光本身,都無法逃脫黑洞的魔爪。如果你落到事件視界內,又突然覺得自己受夠了黑洞探索任務,那就為時已晚了。無論你多麼努力地發動推進器,都無法使自己遠離奇點。你已經被困住了,任何努力注定都是徒勞的。
當然,你的劫數並不會立刻到來。在不可避免的死亡之前,你還有一些時間來享受這段經歷——如果能稱得上“享受”的話。到達奇點的時間取決於黑洞的質量。對於一個小黑洞(質量只有太陽質量的幾倍)而言,可能甚至都不到一眨眼的時間;而如果是一個巨大的,至少比太陽大一百萬倍的黑洞,你就還有幾次心跳的時間,來感受這個宇宙中的神秘角落。
你必須達到奇點,別無選擇。在事件視界內,沒有什麼是靜止的。你被迫一直運動,而奇點存在於你所有可能的未來中。
在黑洞的事件視界之外,你可以向空間中的任意方向移動。向上?向左?兩者兼而有之?或者都不是?一切都由你決定。但是,無論你去往哪裡,你都必須一直向著未來行進,無法逃脫。
然而,到了事件視界之內,這種常識就被打破了。此時,奇點就存在於你的未來,你只能夠一直向奇點運動。向左、向上、轉身,這些都不重要,因為奇點總在你前方。然後,你會在有限的時間內到達奇點。
與無限的會合
當落向奇點時,你並不會被籠罩在黑暗中。來自周圍宇宙的光會與你一起墜落,並在你之後繼續墜落。由於極端的引力,光會遷移到更高的頻率,而且由於時間膨脹,外部宇宙似乎加速了。
古怪的事情還不止於此。由於黑洞的所有質量都集中在一個無限小的點上,所以引力的差別非常極端。從頭到腳,你的身體會被極度拉伸,這個過程被稱為“意大利面化”。此外,你的軀幹中部會被擠壓。這種擠壓也會作用在你周圍的光束上,使入射的光線集中到你腰部的明亮帶。
你眼中的奇點也會變得怪誕和扭曲。它漆黑一片——你看不到它,因為它存在於你的未來,就像你的肉眼無法看到未來一樣。只有到達奇點,你才能知道它是什麼樣子。然而,奇點並不會呈現為一個小點,巨大的引力差異會使奇點延伸,併吞噬你大部分的視野。
當你接近奇點時,你可能會像降落在一個巨大的、沒有特徵的、空無一物的黑色星球表面。當奇點完全從一個視界延伸到另一個視界時,你就成功到達了奇點。
你會發現什麼?我們不知道。如果你能告訴我們就好了,但就像前面所說的,沒有什麼能逃脫黑洞,包括已經進入黑洞的你。