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黑洞的視界內(nèi)是否能看到光?

黑洞視界內(nèi)也許非常明亮。

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或許是光可以被黑洞“吸”住的吸字產(chǎn)生了歧義,我們會以為光一旦進入黑洞就會直奔奇點,然后被吸收。但根據(jù)科學家們的說法不是這樣的。

當大質(zhì)量恒星坍縮為黑洞時,因為無窮大的質(zhì)量扭曲了時空,光線被彎曲,無法逃出,并不是引力“吸”住了光。如下圖:

沒有坍縮的恒星周圍的時空,光線可以從恒星表面(垂直的紅線)逃逸。光線在遠離恒星時和垂直方向成45度角。如果恒星坍縮(紅線在一點相交),時空被嚴重翹曲,使視界內(nèi)的光線向內(nèi)運動,于是就無法逃出視界范圍。這就意味著,光線將在離恒星常距離處逗留,永遠不能離開。于是黑洞因此形成。

因此我們可以想象,光線雖然無法逃出,但并沒有消失,只是逗留在視界以內(nèi),那么如果可以進入視界內(nèi),就應該看到黑洞內(nèi)是非常明亮的。

當然我們無法進入,所以這也只能是一個猜測。

黑洞視界內(nèi)是否能看到光?很多情況下,我們聊黑洞大都是聊黑洞視界之外的,而這次卻跑到了視界之內(nèi)去,這顯然是有點強人所難了。

我們知道,我們能看到整個黑洞的臨界點就是它的視界,而它視界以內(nèi)的空間因為時空曲率大到了光線完全沒辦法跑出來而致使我們沒辦法看到,或者是檢測它內(nèi)部到底是何種世界。

觀察與檢測是一種檢驗理論是否正確的有效手段,而物理規(guī)律的推導卻是我們預言一些還未發(fā)現(xiàn),或則是沒辦法去觀測發(fā)現(xiàn)的事物存在的方法。雖然我們沒辦法觀測到黑洞視界以內(nèi)的世界到底是什么樣子的,但是我們可以用物理規(guī)律的手段去預言它的內(nèi)部除了一個無限小的奇點外,其余的一切都是空蕩蕩的。

那么,如題所言,在黑洞的視界之內(nèi)是否還有光的存在?我個人認為是會有的。

相信很多人會對黑洞有一個很明顯的誤解,那就是光到了視界之內(nèi)后,由于黑洞奇點無限大的引力而將光吸進了奇點,所以在黑洞之內(nèi)的是沒有光的,或者是黑洞內(nèi)所有的光都是直接奔向于那個奇點的。其實這種認識是不正確的,光沒辦法跑出黑洞的視界,這并不是因為黑洞引力強大,而是時空曲率變大到光線沒辦法再沿著它所認為的“直線空間”跑出來而已,雖然光在視界之內(nèi)跑不出來,但是它們也沒有完全的墜入奇點之中。

既然光在視界之內(nèi)沒有墜入奇點之中,那么它會跑去哪里?那它肯定就在視界與奇點之間嘛。當然,這理論終歸是理論,實際上到底是不是這樣還不知道,因為黑洞的視界是相對于我們處在黑洞之外的視界,那么黑洞之內(nèi)呢?越接近黑洞奇點的時空曲率也就越大,在里面,一層不同于一層的時空,光到底怎么跑還不知道呢。

人能夠看到物體是因為物體發(fā)出的光或反射的光進入了人眼的緣故,包括各頻段的望遠鏡能夠探測到物體也是由于各頻率的電磁波進入了望遠鏡的緣故。黑洞是一種特殊的天體,它的質(zhì)量集中在中心體積無限小、密度無限大的奇點上。黑洞周圍強大的引力使得空間發(fā)生嚴重扭曲,光無法逃出它的視界,各種頻段的望遠鏡都無法看到黑洞。光進入了黑洞視界的內(nèi)部,在黑洞的視界內(nèi)能看見物體嗎?如果能看見,會有什么奇妙的景象嗎?

光進入了黑洞視界內(nèi),只要被黑洞視界內(nèi)的人眼或光學設備感測到,人眼或光學設備就能夠看到物體。人或者光學設備能不能進入黑洞,取決于黑洞的質(zhì)量。人類在宇宙中發(fā)現(xiàn)了兩種黑洞,一種是由大質(zhì)量的恒星晚年坍縮后形成的恒星型黑洞,這種黑洞的質(zhì)量在幾個太陽質(zhì)量至幾十個太陽質(zhì)量之間;另一種黑洞就是超大質(zhì)量黑洞,這種黑洞的質(zhì)量在上百萬個太陽質(zhì)量至幾百億個太陽質(zhì)量之間。介于這兩種黑洞質(zhì)量之間的黑洞沒有被發(fā)現(xiàn)過。

人靠近恒星型黑洞附近時,黑洞在人靠近黑洞的那一端及遠離黑洞的那一端會產(chǎn)生強大的引力差,潮汐力會把人拉成細長的面條再進入黑洞。即使是探測器也難逃被撕碎的命運。人若是想安然無恙地進入黑洞的視界,只能選擇進入超大質(zhì)量黑洞的視界,那樣在黑洞視界外潮汐力可以忽略不計。

人進入黑洞后,向黑洞中心處看還是黑乎乎的一片,回頭看自己走來的路會看見之后被吸入黑洞的物體幾乎以光速奔向自己。如果(當然只能是如果)隨第一個人之后進入黑洞視界的人能夠看到第一個人的話,他會看到第一個人以幾乎光速奔向自己。在他們看來,不論是誰,他們的歸宿都是奔向黑洞的中心,最終為黑洞增加一點點的質(zhì)量。

掉進黑洞的人,在他們看來自己會很快墜入黑洞的中心結(jié)束生命,這個過程在黑洞外的人看起來卻是極其漫長。黑洞的強引力使得時間變慢,地球上過了億萬年,黑洞內(nèi)部可能才是幾分鐘甚至更短。如果今天有一位地球人掉進了超大質(zhì)量黑洞,再過幾百萬年地球上的人或許有辦法能把他從黑洞中救出來。把他救出來后,他的生理代謝只是增加了幾秒鐘,而地球上卻過了幾百萬年。

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