如果宇航员被黑洞吸走会发生什么? 如果宇航员不慎落入黑洞会发生什么?他会有什么感觉?

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宇宙有许多可以毁灭一样东西的方法。在太空,如果你尝试屏住呼吸,你的肺部就会爆裂;如果你吸入空气中的每一个粒子,你则会在几秒内晕过去。在一些地方,随着你身体的热量被抽出,你会被冻僵;在另一些地方则是热得让你的原子变成等离子。但在众多宇宙可以除掉一个人的方法里面,我认为没有比把一个人送进一个黑洞这更令人入迷的了。跟我想法一样的还有事件视界望远镜的科学家海诺·法尔克,他问道:“处于/掉进一个旋转的黑洞内会是怎样的体验呢?这是无法观测却可以推算的…我跟不同的做过这类推算的人聊过,但是我年纪越来越大了,总是忘事。”

这是一个极其有趣的问题,也是一个科学可以给出回答的问题。那就让我们一探究竟吧。


这是一个黑洞外的事件视界外的严重扭曲的时空图片。随着你越来越接近这巨大质量的位置,空间变得越发弯曲,最后去到一个甚至连光都无法逃脱的位置:事件视界。那个地方的半径仅仅由黑洞的质量、光速和广义相对论所决定。理论上,存在一个特殊的点,一个奇点,在那里所有的质量都集中到固定的、球面对称的黑洞上。(皮克斯拜·厄舍·约翰森马丁)

根据我们的引力论,爱因斯坦的广义相对论,有三个因素决定了黑洞的半径,如下:

质量,或是物质的总量和相对应需要形成和发展成该黑洞目前状态所需的能量总量。

电荷,或是来源于所有以往掉入黑洞的带真负电荷天体存在于黑洞的净电荷。

角动量,或是自旋力,即用以测量黑洞自身拥有的旋转运动总量。


实际上,所有存在与我们宇宙的黑洞都应有着巨大的质量,巨大的角动量和微细的电荷数。这让黑洞变得尤为复杂。

当一个质量足够巨大的星体结束了它的生命,或是两个质量足够大的恒星残留物融合,黑洞就可能形成,附带着一个与它的质量相称的事件视界以及一个由陨落物质环绕而成的吸积盘。当黑洞旋转,事件视界里外的空间都会随之转动:这就是参考系拉曳效应,黑洞产生的这个效应非常巨大。(欧洲航天局/哈勃,M·科莫歇尔)


一般来说,我们想到黑洞都会想象是更简单的那种:仅仅由它的质量去描述。它有着环绕奇点的事件视界,一个环绕着这个点的光无法逃逸的区域。这个区域是一个完美的球面,有着分开光能逃逸和不能逃逸的边界——事件视界。事件视界处于离奇点所有方向都等距的位置。

这是一个简化版的现实黑洞,但它是思考发生在两个不同位置所发生的物理现象的好开始:事件视界以外和事件视界以内。

一旦你跨过门槛形成一个黑洞,所有事件视界以内的东西都会蜷缩成一个奇点,也就是至多是单维的。没有任何三维的结构可以完好无损。(ASK THE VAN/伊利诺伊大学香槟分校物理学院)


在事件视界之外,重力就会像你往常所预期那样发挥作用。空间由着巨大的质量所弯曲,这导致宇宙内的所有天体都受到一个朝向中心奇点的加速度。假如你是从距离这个黑洞很遥远的距离开始,处于静止状态,让一个天体掉入黑洞,你会看到什么呢?

假设你能保持固定不变,你就会看见这个陨落的天体朝向着这个黑洞,缓慢地加速远离你。它会向着事件视界加速, 保持着同样的颜色,然后奇怪的事情将会发生。它似乎会慢下来,逐渐变淡,颜色变得更红。不过,它不会完全消失;不会很快,不会真的消失。而是,它会接近一种状态:变得越来越微弱,更红和更难侦测。事件视界就像天体光线的渐近线;如果你足够仔细地观察你总能够看到它。


这位艺术家的印象描绘了一个类太阳的星体,随着它接近黑洞而被潮汐干扰所撕裂。之前就已经陨落的天体仍然可见,尽管它们看上去是微弱而发红的(它们轻易地转变为红色以至于人类眼见无法观察到)这与距离它们穿过事件视界的时间总数成比例。(欧洲南方天文台,欧洲航天局/哈勃,M·科莫歇尔)

现在,想象一个相同的场景,但这次,不要想象你在观察那从远处坠落的天体,而是想象你本身就是这个坠落的天体。那么你所经历到的将是完全不同的。

事件视界似乎比你预期远远更快地变得更大,随着空间的曲率变得更剧烈。在事件视界周围,空间是如此地扭曲以至于你开始看到外面宇宙的重影,似乎它们是反射或折射出来的。

而一旦你穿过进入到事件视界以内,你不仅仍能看到外面的宇宙,还能看到事件视界以内的一部分宇宙。你接收到的光会蓝移,但随着你不可避免地跌向奇点,又会再次红移。在最后的时刻,空间会怪异地看上去完全平面。

这之中的物理是复杂的,但计算则很清晰明了,而且由科罗纳多大学的安德鲁·汉密尔顿最优雅地在跨越2000年代末到2010年代初的一系列报纸中演算出来。汉密尔顿还根据这些计算创造出一系列壮观的可视化图像来展示当你跌入一个黑洞可能看到的景象。

检查这些结果的时候我们能够学到一些东西,而这之中大部分是跟我们直觉相反的。要弄明白就要改变你设想空间是什么样子的方式。通常,我们认为空间是一个静止的结构,我们认为观察者是被掷于某处。但在事件视界里面,你总是处于运动之中。空间从根本上是出于运动中----就像一条移动人行道---持续不断地将在它之中的一切传向奇点。

事件视界的里外,空间,视乎于你如何将它视觉化,就像电动人行道或是瀑布一样流动着。在事件视界,即使你以光速奔跑(或是游走),也没有办法克服空间的流动,这流动会将你拖向中心的奇点。(安德鲁•汉密尔顿/天体物理联合研究所/科罗拉多大学)

它移动一切的速度是如此地快以至于及时你以正正与奇点相反方向的无限大的力加速,你依然会落向这个中心。在事件视界以外的天体的光依旧会在各个方向与你相遇,但你仅仅能够在事件视界内看到这些天体的一部分。

决定任何观察者能够看到的分界线是由一条心形线数字地描述的,这条心形线的最大半径部分触及事件视界,而最小半径的部分在奇点处结束。这意味着,这个奇点,尽管是一个点,但必然地连接了所有掉入其中的一切其他事物。如果你和我同时掉入到事件视界的相反两端,在跨界发生之后我们就将永远无法看到对方的光。

当你掉进黑洞或仅仅是非常接近事件视界,它的大小和规模会显得比实际大小大得多。对于外在观察者看着你掉进去,你的信息会被编入到事件视界中。当黑洞衰退时这个信息会发生什么依然未被解答。安德鲁•汉密尔顿/天体物理联合研究所/科罗拉多大学)

个中的原因的在于宇宙自身的永恒处于运动中的结构。在事件视界里,空间移动得比光速快,这就是为什么没有任何事物能逃出黑洞。它也是一旦处于黑洞中,你开始看到诸如同一事物的重影这样的奇怪景象的原因。


你会通过问“奇点在哪里”这样的问题来理解这个道理。

在黑洞的事件视界内,如果你向任意一个方向一定,你会最终遇上奇点本身。因此,令人惊奇的是奇点会出现在所有的方向!如果你的双脚正指向你加速的方向,你会看到它们在你下方,但同时你也会在你的上方看到他们。这一切计算起来都很直截了当,尽管它非常地违反直觉。而这仅仅是对于一个简化的情况:不旋转的黑洞。

在2017年的4月,8个与事件视界望远镜相关的望远镜阵列全都指向梅西耶87。这就是一个特大质量黑洞的样子,它的事件视界是非常清晰可见的。只有通过甚长基线干涉测量技术我们才能达到足以构成这样的图像的解析度,但也潜在可能有一天我们能够将其提高至数百倍。这个阴影与一个旋转的(克尔)黑洞相一致。



宇航员如果在太空被吸进了黑洞就被撕成粉碎宇航员就再也无法活着回地球了

如果宇航员掉进黑洞。在穿越黑洞时,并不会感觉到其他的感觉。会被高温瞬间撕裂。黑洞时间内存在着一道墙。

分解。因为黑洞的引力非常强大,当宇航员被黑洞吸走,宇航员会被黑洞强大的引力分解吞噬掉。

如果宇航员被黑洞吸走了,由于黑洞的引力太大,他会瞬间塌陷成一个点。

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