自人類知道黑洞這一奇異天體的存在后,便總在思維的世界里嘗試戰(zhàn)勝黑洞那令人敬畏的引力。

畢竟,黑洞的引力強大到連沒有質(zhì)量、速度極致的光都難以逃脫,這樣的特性激發(fā)著人們在思想層面展開有趣的挑戰(zhàn)。

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例如,我們不妨設(shè)想:有沒有可能爬出黑洞呢?不是借助逃逸速度,而是通過類似太空電梯的方式。

就如同從地球上乘坐太空電梯,無需達到地球的逃逸速度,便能擺脫地球引力場;又或者,在黑洞的視界之外,有一艘動力強勁的巨型飛船,能否用一根無比結(jié)實的繩子,把一個人從黑洞中拉出來呢?

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黑洞,絕非僅僅是一個擁有密度極大、質(zhì)量極大奇點的神秘存在,其周圍空間呈現(xiàn)出超乎想象的扭曲狀態(tài),致使任何落入其中的物體都無力掙脫。

不過,更確切地說,黑洞其實是某個物體周圍的一片空間區(qū)域,在這片區(qū)域內(nèi),任何形式的物質(zhì)、能量,甚至光本身,都無法逃離。

這一概念或許沒有我們想象中那般復(fù)雜:倘若將太陽壓縮至半徑僅幾公里的狹小空間內(nèi),最終便會形成一個黑洞。當然,我們的太陽并不會經(jīng)歷這般危險的轉(zhuǎn)變,但在浩瀚宇宙中,確實有一些恒星會以這種方式演變?yōu)楹诙础?/p>

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宇宙中存在著眾多年輕的大質(zhì)量恒星,比如在超級星團的核心區(qū)域,便能看到 20 顆、40 顆,甚至 100 顆最為湛藍、熾熱且明亮的天體,其中部分恒星的質(zhì)量可達太陽的 260 倍。這些恒星的核心消耗核燃料的速度堪稱所有恒星中最快的,它們的壽命僅僅約為 100 到 200 萬年,與太陽數(shù)十億年的漫長壽命形成鮮明對比。

當它們的核心核燃料消耗殆盡,原子核便會受到強大引力的作用。此時,若沒有核聚變產(chǎn)生的輻射壓力支撐恒星自身,其核心就會發(fā)生內(nèi)爆。

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在某些情形下,原子核與電子會融合在一起,形成大量中子,所有中子在引力的拉扯下緊密捆綁,這便是中子星的由來。而如果核心質(zhì)量超過太陽質(zhì)量的 3 倍,那么中子星的密度與質(zhì)量將極其巨大,進而進一步坍縮,最終誕生一顆黑洞。

恒星形成的黑洞,質(zhì)量通常相對較小,大致在太陽質(zhì)量的幾倍到幾百倍之間。

然而,黑洞能夠通過合并、吞噬物質(zhì)與能量,以及下沉至星系中心等方式不斷增大。在銀河系的中心,就存在著一個質(zhì)量約為太陽 400 萬倍的天體,在它的周邊,我們可以清晰地觀測到單個恒星圍繞著這個不發(fā)光的神秘天體旋轉(zhuǎn)。

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在其他星系中,黑洞的質(zhì)量更為龐大,可達銀河系黑洞質(zhì)量的數(shù)千倍,并且從理論上來說,它們的大小并無上限。

關(guān)于黑洞,還有兩個至關(guān)重要的性質(zhì)尚未探討,而這恰恰是解答我們今天問題的關(guān)鍵所在。首先,當黑洞質(zhì)量發(fā)生變化時,其周圍空間會有怎樣的改變呢?

黑洞的定義決定了,在其周圍空間內(nèi),任何物體都無法逃脫它的引力掌控,無論該物體如何加速,哪怕是以光速運動也無濟于事。

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物體能夠逃逸與無法逃逸的邊界,便是我們所說的事件視界,每個黑洞都有這樣一個視界面。在質(zhì)量極大的黑洞周圍,視界上的空間曲率相對較??;而在質(zhì)量極小的黑洞周圍,空間曲率則最為嚴重(也是最大的)。

倘若你 “站立” 在黑洞的視界之上,雙腳位于視界面邊緣,頭部與奇點相距 1.7 米,此時便會有一股力量拉扯你的身體,產(chǎn)生強烈的潮汐引力,我們形象地稱之為 “意大利面化” 效應(yīng)。

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倘若這個黑洞處于我們星系的中心,作用在你身上的拉伸力僅為地球引力的 0.1%;但要是地球本身變成一個黑洞,你站在上面,所承受的拉伸力將達到目前地球引力的 102?倍!

了解了上述知識后,接下來我們就來驗證一下,是否真的能用特別堅硬的繩子將物體從黑洞中拉出來。如果一個大黑洞在事件視界邊緣的潮汐力較小,或者有一根在電磁力作用下堅不可摧的繩子,把一個物體懸掛在事件視界之外,讓它短暫地穿過視界面,隨后再安全地將其拉回,這真的有可能實現(xiàn)嗎?

為了弄清楚這個問題,我們需要回溯到中子星向黑洞轉(zhuǎn)變的那個關(guān)鍵節(jié)點,也就是在質(zhì)量閾值處發(fā)生的一系列變化。

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想象一下,有一個密度驚人的中子球,其表面的光子尚可逃逸至太空中,不會螺旋墜入中子星。此刻,我們在其表面再放置一個中子,這個中子就如同壓垮駱駝的最后一根稻草,瞬間,中子球自身無法抵御引力,開始進一步坍縮。

那么,當黑洞形成時,具體發(fā)生了什么呢?

現(xiàn)在,我們再想象一個由夸克和膠子構(gòu)成的中子。我們知道,在中子內(nèi)部,膠子在夸克之間運動,傳遞強核力,從而將夸克組合在一起形成中子。在中子星坍縮成黑洞的過程中,其中一個夸克會比另一個夸克更靠近黑洞中心的奇點,而另一個則相對較遠。

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為了實現(xiàn)力的交換,維持中子的穩(wěn)定,膠子必須在某一時刻從靠近奇點的夸克移動到遠離奇點的夸克處。然而,即便膠子以光速運動(膠子沒有質(zhì)量),此時也無法再傳遞強力了!

因為在黑洞內(nèi)部,所有零測地線,也就是物體以光速運動的路徑,最終都會指向黑洞中心的奇點。這意味著,膠子的運動路徑不再是自由地傳遞強力,而是只能朝著奇點墜落,并且,膠子永遠不可能比發(fā)射時距離黑洞奇點更遠。

一旦進入黑洞的視界面,所有的力都無法正常傳遞。這就是為什么黑洞視界內(nèi)的中子必須崩潰,最終成為中心奇點的一部分。

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現(xiàn)在,讓我們回到那根跨越黑洞視界面的繩子。

無論何時,只要有任何粒子穿過視界,就絕無可能再從視界中逃逸出來。光子和膠子是負責與視界外粒子交換力的粒子,可一旦它們進入視界面,就會徑直落向黑洞奇點,根本無法到達視界外去傳遞任何力!

沒有了電磁力或強核力,任何物質(zhì)都將土崩瓦解,因為在這種情況下,原子都無法穩(wěn)定存在。倘若我們還假設(shè)繩子不會斷裂,那么更有可能出現(xiàn)的情況是,這些粒子沖向奇點的作用力會將整艘宇宙飛船都拖入黑洞。

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當然,即便黑洞的潮汐力很小,不足以分解任何物質(zhì),但所有具有質(zhì)量、能量和速度的粒子,一旦穿過視界,都會朝著奇點運動,而不會再去傳遞任何力。

綜上所述,一旦穿過黑洞的視界,無論采用何種方法,都無法再走出黑洞。