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黑洞是什么,为什么连光也逃不出黑洞?

mayi2020-09-171

为什么连光也逃不出黑洞?黑洞是一个让人难以理解的概念,许多人不清楚黑洞是什么,为什么连光速也不能逃出黑洞呢?

黑洞

时间和空间是各种物理现象上演的舞台。可是,这个舞台并不是坚硬无比的。宇宙中的大块头可能会把这个舞台踩坏。

为了显示时空舞台的弹性,我们可以把时空中的空间截面想象成一张橡皮膜。宇宙中的各种物体,比如地球、月亮,都是踩在橡皮膜上的舞蹈演员。地球登场后,把橡皮膜踩得陷了下去。所以地球旁边的月亮需要绕地球旋转,利用离心力才能确保不掉到地上来。同时,要想从地球上发射宇宙飞船,飞船也得耗费好多力气爬出这个凹陷的区域,才能在宇宙空间中畅游。

不过地球在宇宙中实在算是个轻量级选手。假想有一个和地球一样大的家伙,密度却是地球的8 亿倍。这样的演员一上台,就会把橡皮膜舞台踩出一个洞,自己也扑通一下掉到洞里。我们把这个洞叫作黑洞。

站在远离黑洞的地球上,我们会发现黑洞把橡皮膜踩得如此弯曲,以至于无论用多大的速度发射飞船,也不能从黑洞的边缘逃出来。就算是宇宙中跑得最快的光,也不能逃出黑洞。既然光不能逃出来,黑洞看起来好像就是黑的。这就是黑洞名称的由来。

读者可能会好奇,既然黑洞把时空橡皮膜踩坏了,那么坏掉的区域是什么样子的呢?黑洞“里面”有时空吗?没有人能到黑洞里看一眼,再出来告诉我们这个问题的答案。可是根据理论推测,黑洞里面确实是有时空的。大自然自动给踩坏的橡皮膜打了一块补丁。不过,不知道大自然是粗心还是故意的,把这块补丁的方向弄“错”了,以致黑洞里面的时间方向是我们的(沿着黑洞半径方向的)空间方向,我们眼中黑洞中心到表面的空间方向则变成了黑洞里面的时间方向。

由于黑洞里面时间和空间调换了位置,我们外人认为的黑洞中心,在黑洞里面的补丁时空上实际是未来。于是,黑洞里面的所有物体,无论怎么想“往外跑”,都不可避免地掉进黑洞中心,因为这里是它们的未来。这样,黑洞中心聚集了大量物质,密度超过了已知物理规律所能描述的密度。在这黑洞中心会发生什么,对我们来说还是一个谜。

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