跌入黑洞的瞬間,會發生什麼事?

跌入黑洞

跌入黑洞的瞬間,會發生什麼事?——《高手相對論》
事件視界望遠鏡發佈的第一張黑洞圖片。圖/事件視界望遠鏡, CC BY 4.0

黑洞

根据广义相对论,一个星体的质量越大,自身的尺寸越小,它对周围空间的弯曲程度就越大。所谓的“黑洞”,就是它把周围空间弯曲得非常厉害,以至于连光线都无法从中逃逸。

从外面看,黑洞本身是一团漆黑的洞。但是如果黑洞附近有其他物质,比如星际气体或带电粒子,你会看到黑洞周围有一个光环。那些光来自带电粒子加速运动产生的辐射。

普通恒星、质量大但体积小的中子星以及黑洞的时空弯曲程度是不同的。

與黑洞有關的知識,像史蒂芬.霍金(Stephen Hawking)的《時間簡史》(A Brief History of Time)這類書已講了很多,而你需要知道的只是一個概念:「事件視界」(Event Horizon)。

所謂事件視界,就是分隔黑洞內外的一條界線。事件視界以外,光至少還可以離開黑洞;而不管什麼東西一旦進入事件視界,就再也不能逃脫黑洞了。

跌入黑洞

现在,让我们思考一件特别有诗意的事情——掉入黑洞,会是一种什么样的体验?

其他地方可不会带给你这样的感受。假设你前往黑洞,我坐在远处的太空船里看着你。因为强烈的时间膨胀效应,当你接近黑洞的时候,我会看到你的动作变得越来越慢。你会比我老得慢!

接近黑洞不一定就会掉进黑洞里,事实上,因为黑洞的尺寸往往比较小,想掉进去也不容易。你完全可以把黑洞当作一颗普通的行星,绕着黑洞转几圈,你完全是自由落体运动,不会感到任何不适。但是因为黑洞本身的重力场太强,把时空弯曲得太厉害,所以你转的这几圈,在我眼中可就太漫长了。如果你转两圈再回来找我,可能我已经老死,而你归来仍是少年。

但是,如果你覺得在周邊轉兩圈不過癮,想進入事件視界看看黑洞裡面是什麼情況,那可就麻煩了。

跨越事件視界⋯⋯會怎樣?圖/envato elements

在事件視界上,你的時間膨脹將會達到無窮大。

也就是說,當你跌入黑洞的時候,我看到的是你愈走愈慢、愈走愈慢,最後你的身影將永遠停留在事件視界上。

我感覺到你再也不動了,你那一刻的形象永遠都保留在我的世界中。你那一瞬間,是我的永恆。

时间膨胀是相对于我而言的,你自己不会感觉到这一点。只有当你自然地跌入黑洞中,经过事件视界的那一刻,你才会意识到这个事实。你不会感觉到黑洞为你举行欢迎仪式,边界线上也不会有任何异样的感觉。黑洞内部也可能有光线,你眼中的事件视界内外并没有明显区别。

然而,这是一条没有回头路,你将被黑洞残忍地吞噬。你不会像摔死一样,而是黑洞把空间彻底地彎曲,可能会导致你身体下半部分的重力比上半部分更强,这种巨大的差异会让你遭受极其痛苦的撕裂⋯⋯。

虽然我们无法直接观测到黑洞,但是我们可以从黑洞附近的星体运动方式判断它的存在。天文学家已经有充分的证据,在宇宙中找到了很多个黑洞。

有关黑洞的知识都是其他物理学家研究出来的,而爱因斯坦则将相对论视为自己最重要的研究之一。相对论带来的这场爆炸,是他一生中最伟大的成就之一。我们下一章再详细讲述此事。