进入黑洞后会是什么样子,看科学家如何详细描述

如题所述

黑洞广义相对论预言的一种特别致密的暗天体。大质量恒星在其演化末期发生塌缩,其物质特别致密,它有一个称为“视界”的封闭边界,黑洞中隐匿着巨大的引力场,因引力场特别强以至于包括光子在内的任何物质只能进去而无法逃脱。形成黑洞的星核质量下限约3倍太阳质量,当然,这是最后的星核质量,而不是恒星在主序时期的质量。除了这种恒星级黑洞,也有其他来源的黑洞——所谓微型黑洞可能形成于宇宙早期,而所谓超大质量黑洞可能存在于星系中央。(参考:《宇宙新视野》)
黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见,这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观察它,只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。虽然这么说,但黑洞还是有它的边界,即”事件视界(视界)”.据猜测,黑洞是死亡恒星的剩余物,是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。另外,黑洞必须是一颗质量大于钱德拉塞卡极限的恒星演化到末期而形成的,质量小于钱德拉塞卡极限的恒星是无法形成黑洞的.(有关参考:《时间简史》——霍金 著)
我们已经说过,没有任何能进入黑洞而再逃离它的东西。但科学家认为黑洞会缓慢地释放其能量。著名的英国物理学家霍金在1974年证明黑洞有一个不为零的温度,有一个比其周围环境要高一些的温度。依照物理学原理,一切比其周围温度高的物体都要释放出热量,同样黑洞也不例外。一个黑洞会持续几百万万亿年散发能量,黑洞释放能量称为:“霍金辐射”。黑洞散尽所有能量就会消失。
事件视界,也就是空间——时间中不可逃逸区域的边界,正如同围绕着黑洞的单向膜:物体,譬如不谨慎的航天员,能通过事件视界落到黑洞里去,但是没有任何东西可以通过事件视界而逃离黑洞。(记住事件视界是企图逃离黑洞的光的空间——时问轨道,没有任何东西可以比光运动得更快。)人们可以将诗人但丁针对地狱入口所说的话恰到好处地用于事件视界:“从这儿进去的人必须抛弃一切希望。”任何东西或任何人一旦进入事件视界,就会很快地到达无限致密的区域和时间的终点。
广义相对论预言,运动的重物会导致引力波的辐射,那是以光的速度传播的空间——时间曲率的涟漪。引力波和电磁场的涟漪光波相类似,但是要探测到它则困难得多。就像光一样,它带走了发射它们的物体的能量。因为任何运动中的能量都会被引力波的辐射所带走,所以可以预料,一个大质量物体的系统最终会趋向于一种不变的状态。(这和扔一块软木到水中的情况相当类似,起先翻上翻下折腾了好一阵,但是当涟漪将其能量带走,就使它最终平静下来。)例如,绕着太阳公转的地球即产生引力波。其能量损失的效应将改变地球的轨道,使之逐渐越来越接近太阳,最后撞到太阳上,以这种方式归于最终不变的状态。在地球和太阳的情形下能量损失率非常小——大约只能点燃一个小电热器, 这意味着要用大约1干亿亿亿年地球才会和太阳相撞,没有必要立即去为之担忧!地球轨道改变的过程极其缓慢,以至于根本观测不到。但几年以前,在称为PSR1913+16(PSR表示“脉冲星”,一种特别的发射出无线电波规则脉冲的中子星)的系统中观测到这一效应。此系统包含两个互相围绕着运动的中子星,由于引力波辐射,它们的能量损失,使之相互以螺旋线轨道靠近。
在恒星引力坍缩形成黑洞时,运动会更快得多,这样能量被带走的速率就高得多。所以不用太长的时间就会达到不变的状态。这最终的状态将会是怎样的呢?人们会以为它将依赖于形成黑洞的恒星的所有的复杂特征——不仅仅它的质量和转动速度,而且恒星不同部分的不同密度以及恒星内气体的复杂运动。如果黑洞就像坍缩形成它们的原先物体那样变化多端,一般来讲,对之作任何预言都将是非常困难的。
然而,加拿大科学家外奈.伊斯雷尔(他生于柏林,在南非长大,在爱尔兰得到博士)在1967年使黑洞研究发生了彻底的改变。他指出,根据广义相对论,非旋转的黑洞必须是非常简单、完美的球形;其大小只依赖于它们的质量,并且任何两个这样的同质量的黑洞必须是等同的。事实上,它们可以用爱因斯坦的特解来描述,这个解是在广义相对论发现后不久的1917年卡尔•æ–½ç“¦å…¹å¸­å°”德找到的。一开始,许多人(其中包括伊斯雷尔自己)认为,既然黑洞必须是完美的球形,一个黑洞只能由一个完美球形物体坍缩而形成。所以,任何实际的恒星——从来都不是完美的球形——只会坍缩形成一个裸奇点。
然而,对于伊斯雷尔的结果,一些人,特别是罗杰.彭罗斯和约翰.惠勒提倡一种不同的解释。他们论证道,牵涉恒星坍缩的快速运动表明,其释放出来的引力波使之越来越近于球形,到它终于静态时,就变成准确的球形。按照这种观点,任何非旋转恒星,不管其形状和内部结构如何复杂,在引力坍缩之后都将终结于一个完美的球形黑洞,其大小只依赖于它的质量。这种观点得到进一步的计算支持,并且很快就为大家所接受。
伊斯雷尔的结果只处理了由非旋转物体形成的黑洞。1963年,新西兰人罗伊.克尔找到了广义相对论方程的描述旋转黑洞的一族解。这些“克尔”黑洞以恒常速度旋转,其大小与形状只依赖于它们的质量和旋转的速度。如果旋转为零,黑洞就是完美的球形,这解就和施瓦兹席尔德解一样。如果有旋转,黑洞的赤道附近就鼓出去(正如地球或太阳由于旋转而鼓出去一样),而旋转得越快则鼓得越多。由此人们猜测,如将伊斯雷尔的结果推广到包括旋转体的情形,则任何旋转物体坍缩形成黑洞后,将最后终结于由克尔解描述的一个静态。
黑洞是科学史上极为罕见的情形之一,在没有任何观测到的证据证明其理论是正确的情形下,作为数学的模型被发展到非常详尽的地步。的确,这经常是反对黑洞的主要论据:你怎么能相信一个其依据只是基于令人怀疑的广义相对论的计算的对象呢?然而,1963年,加利福尼亚的帕罗玛天文台的天文学家马丁·施密特测量了在称为3C273(即是剑桥射电源编目第三类的273号)射电源方向的一个黯淡的类星体的红移。他发现引力场不可能引起这么大的红移——如果它是引力红移,这类星体必须具有如此大的质量,并离我们如此之近,以至于会干扰太阳系中的行星轨道。这暗示此红移是由宇宙的膨胀引起的,进而表明此物体离我们非常远。由于在这么远的距离还能被观察到,它必须非常亮,也就是必须辐射出大量的能量。人们会想到,产生这么大量能量的唯一机制看来不仅仅是一个恒星,而是一个星系的整个中心区域的引力坍缩。人们还发现了许多其他类星体,它们都有很大的红移。但是它们都离开我们太远了,所以对之进行观察太困难,以至于不能给黑洞提供结论性的证据。
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第1个回答  2023-04-01
1915年,在爱因斯坦的广义相对论中,爱因斯坦提到过一种宇宙“怪物”,爱因斯坦表示,这种宇宙“怪物”拥有着巨大的吸引力,而且任何物质在进入其中后,都无法逃脱,包括光在内。 随后,很多科学家都开始研究和寻找这种宇宙“怪物”,最终在上世纪60年代,著名物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒发明了“黑洞”这个词,可是,黑洞到底是什么呢?
什么是黑洞? 现代科学研究认为,黑洞的形成方式并不是唯一的,比方说,大质量恒星在生命尾声,通过超新星爆发,就会形成恒星级黑洞。 此外,宇宙早期的气体尘埃等,也会形成原初黑洞,同时,宇宙中目前的已知黑洞类型,还包括超大质量黑洞和中等质量黑洞。 看起来人类似乎对黑洞了解很全面了,事实上却并非如此,因为本身黑洞并不发光,这也导致在爱因斯坦提出黑洞的概念后,一直到近些年,人类才成功拍摄到第一张黑洞照片。
此外,除了恒星级黑洞之外,其它类型的黑洞形成原理等,科学家们目前也都是在猜想阶段,同时,黑洞到底和爱因斯坦提到过的另外两种未知天体——虫洞和白洞,之间到底有什么联系,这些问题都是未知的。 因为就连光,都无法从黑洞中逃脱,再加上科学家们在观测黑洞的时候,发现黑洞周围的物体,都会被黑洞撕裂、吸入,这也让人们一直对黑洞存有敬畏之心。那么,如果人类进入黑洞,会发生什么呢?
如果人类掉入黑洞,会经历什么? 研究认为,如果人类掉入黑洞,就等于经历了一次可怕的“酷刑”,当然,虽然非常可怕,但是这场“酷刑”的时间却是极为短暂的,而且整个过程可能要比眨眼还要短。 也就是说,当掉入黑洞后,可能还没有反应归来,就已经在黑洞的巨大引力作用下,身体发生扭曲的同时,最终被撕得支离破碎了。 可以说,这对于任何人来说,包括对于黑洞周围的任何物体来说,都是一种最可怕的死亡方式,不过,当被黑洞吸入后,又会去往哪里呢?这个问题目前也无法得知,有观点认为,黑洞极可能连接着多元宇宙,这意味着,当我们掉入黑洞后,无论是否生还,都会去往另一个宇宙世界。
黑洞连接多元宇宙? 虽然通过多年来的科学研究,目前的主流观点认为,我们的宇宙诞生于一场大爆炸,但是,在这场大爆炸的背后,却仍然有着很多无法解答的问题。 比方说,大爆炸发生前的空间是什么样子的?大爆炸的奇点又来自哪里?再比方说,宇宙大爆炸真的只发生过一次吗?除了我们目前看到的宇宙,会不会也有其它宇宙存在? 近年来,伴随着研究的深入,很多研究者都相信多元宇宙的存在,认为我们看到的世界,不过是多元宇宙的一部分罢了,同时,研究者也认为,宇宙和宇宙之间是存在某种连接的,而这种连接,极可能和黑洞有关。
研究者认为,虽然很多黑洞从外面来看,它们已经非常大了,但事实上,极可能黑洞内部的世界,要比外面看起来还要大,而且可能超出我们的想象。 有一种可能是,或许每一个宇宙,可能都处于一个黑洞之中,黑洞内部的能量积攒到一定程度后,就会发生大爆炸,而伴随着大爆炸的出现,一个新的宇宙也会诞生。 而在黑洞的另一边,虫洞和白洞则成为了多元宇宙之中的通道和出口,这意味着,如果未来我们有办法找到安全进入黑洞的方式,就可以通过黑洞内部进入虫洞,最终再由白洞出来,实现时空穿越。
当然,更加直白一点来说,这种时空穿越,事实上相当于进入到另一个宇宙之中,因为在研究者们看来,多元宇宙中的时空是不同的,所以,可能我们如今所在的宇宙中,地球上人类文明仅发展到低级文明阶段,而在另一个宇宙中,可能就已经是更高级的阶段了。 同时,也可能一些多元宇宙中的地球上,还刚处于生命起步阶段,这样一来,我们就可以去往不同的时空,回到过去,或者是去往未来。
当然,现阶段来说,有关于黑洞的一切,仍然需要进一步去研究 探索 ,或许等到人类科学技术足够强大,有能力抵达黑洞周围去近距离探测的时候,答案才会揭晓,你认为呢?本回答被网友采纳
第2个回答  2023-05-04
黑洞是一种体积和密度都非常庞大的天体,如果掉入黑洞就会被黑洞的巨大的引力撕成碎片,变成粒子状态。