【菜科解读】

黑洞将会通向哪里？

据国外媒体报道，假如可以穿越黑洞，你会去往哪里？会有什么等待着你？假如你能安然无恙地回来，又能讲述什么风趣的故事呢？

所有这些问题都可以用一句简单的话来答复，那便是谁知道呢？在科学技术日新月异的今天，黑洞的奥妙依然莫测高深。

落入事件视界之后，实际上便是越过了一层屏障。

一旦有人掉下去，就再也不能把信息传回来了，他们会被巨大的引力撕成碎片。

所以理论上，任何穿过事件视界的人不会去往任何地方。

这听起来似乎是一个令人失望和痛苦的答案，但其实也在意料之中。

爱因斯坦的广义相对论将时空与引力作用联系起来，预言了黑洞的存在，后来的研究表明，黑洞是由质量足够大的恒星死亡所产生的。

恒星死亡之后，会留下一个小而致密的残余核心，假设这个核心的质量约为太阳的三倍以上，那么引力就会使其坍缩，成为一个点，称为奇点（又称引力奇点或时空奇点），这是一个体积无限小、密度无限大、引力无限大、时空曲率无限大的点，被认为是黑洞的中心。

由此产生的黑洞具有极其强大的引力，甚至连光线都无法逃脱。

因此，如果你发现自己处于事件视界时，你就注定无处可逃。

德国天文学家卡尔史瓦西（Karl Schwarzschild）计算得出，如果某天体的全部质量压缩到很小的引力半径之内，那么其所有物质、能量（包括光线）都将被引力囚禁在内。

从外界看，这一天体就是绝对黑暗的存在，也就是黑洞。

事件视界就是黑洞周围的时空曲隔界线，光和物质只能向内通过事件视界。

根据梅西的说法，潮汐力会把你的身体缩成原子链的形式（也被称为意大利面化），并最终会在奇点处被压碎。

你或许会想在黑洞的另一端逃出来，但这似乎完全是幻想。

那么，虫洞呢？

虫洞的想象图。

如果虫洞存在，它们可能会通向另一个宇宙。

但是，没有证据表明虫洞真实存在，也没有证据表明黑洞也会像虫洞一样

多年来，科学家一直在研究黑洞成为虫洞的可能性，是否能通往其他星系。

正如一些人所说，黑洞甚至可能是通往另一个宇宙的路径。

这样的想法已经流传了一段时间。

1935年，爱因斯坦与内森罗森（Nathan Rosen）合作建立了连接时空中两个不同点的虫洞（又称爱因斯坦-罗森桥）假说。

但在20世纪80年代，物理学家基普索恩（Kip Thorne）发起了一个讨论，试图了解一个物体能否以物理方式穿过虫洞。

这一讨论为虫洞理论开辟了一些新的领域。

索恩是研究爱因斯坦广义相对论天体物理学含义的世界顶尖专家之一。

梅西说：当我还是个孩子的时候，最先让我对物理学产生了兴趣的，就是基普索恩那本关于虫洞的畅销书。

然而，虫洞似乎并不存在。

事实上，索恩在他的《星际穿越》（The Science of Interstellar）一书中写道，我们的宇宙中没有任何物体会随着年龄的增长而变成虫洞。

索恩向好莱坞电影《星际穿越》（Interstellar）的制作团队提供了专业建议。

索恩表示，穿越虫洞这样的理论性通道，很可能仍是科幻情节，而且没有确凿的证据表明，黑洞会允许这样的通道存在。

但是，问题在于我们无法近距离亲眼看到黑洞。

我们甚至不能拍摄黑洞内发生的任何事情，因为光不能逃离黑洞的巨大引力，照相机就什么也拍不到。

根据目前的理论，任何穿过事件视界的东西都会被简单地添加到黑洞中。

而且，由于时间在接近这一边界的地方会发生扭曲，这一过程似乎将极其缓慢地发生，因此我们不会很快获得结论。

我认为标准的说法是，它们导致了时间的终结，哈佛大学天文学和物理学教授道格拉斯芬克贝纳（Douglas Finkbeiner）说，远处的观察者不会看到他们的宇航员朋友掉进黑洞。

当他们接近事件视界时，只会变得更红、更暗（由于引力红移）。

但实际上，他的朋友已经掉进了黑洞，到了一个超越永远的地方。

无论这个永远是什么意思。

也许黑洞会通向白洞

黑洞潮汐撕裂恒星事件的想象图。

当一颗恒星太接近超大质量黑洞时，就会发生潮汐撕裂事件

当然，如果黑洞确实指向星系或宇宙的另一部分，那么在另一边，可能就存在性质与之相反的东西。

这可能是一个白洞吗？这是1964年俄罗斯宇宙学家伊戈尔诺维科夫（Igor Novikov）在1964年提出的概念。

诺维科夫提出，黑洞与存在于过去的白洞相连。

与黑洞不同，物质和光线无法进入白洞，但可以从这一时空区域离开。

科学家一直在探索黑洞和白洞之间的潜在联系。

2014年，物理学家卡洛罗维里（Carlo Rovelp）和哈尔哈格德（Hal M。

Haggard）在《物理评论D》（Physical Review D）杂志上发表论文称，在有限的时空区域之外，存在一个满足爱因斯坦方程的经典度规。

而在这个有限的时空区域内，物质坍缩成黑洞，然后出现在一个白洞中。

换句话说，所有被黑洞吞噬的物质都有可能被喷出，当黑洞死亡时，它们可能就变成了白洞。

黑洞非但不会破坏它所吸收的信息，反而可能会停止坍缩。

黑洞可能会经历量子反弹，让信息逃逸。

如果是这样的话，前剑桥大学宇宙学家、理论物理学家斯蒂芬霍金的一个观点或许就能找到一些线索。

在上世纪70年代，霍金探索了黑洞因量子涨落而释放粒子和辐射（热能）的可能性。

芬克贝纳指出，霍金认为黑洞不会永远存在。

在1976年发表于《物理评论D》的论文中，霍金计算出，辐射会导致黑洞失去能量，进而缩小并消失。

另一方面，他声称辐射出来的粒子将是随机的，不包含黑洞内部的信息，导致其中的信息将永远消失。

这意味着，霍金的观点与量子理论相悖。

量子理论认为，信息不能被摧毁。

物理学认为，信息正变得越来越难以找到，因为一旦丢失，就不可能知道过去或未来。

霍金的想法导致了黑洞信息佯谬（black hole information paradox），长期以来一直困扰着科学家。

有些人认为霍金完全错了，而霍金本人甚至在2004年都柏林的一次科学会议上宣称，他犯了一个错误。

那么，我们是否要回到黑洞通过白洞来发出内部信息的概念呢？也许吧。

在2013年发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）的研究中，美国路易斯安那州立大学的豪尔赫普林（Jorge Pulpn）等研究者将圈量子引力论应用于黑洞，发现引力会朝着黑洞核心的方向增加，但会减少并撞开进入宇宙另一区域的任何物质。

这些结果为黑洞作为传送门的观点提供了额外的证据。

在这项研究中，奇点并不存在，因此不会形成一个不可逾越的屏障。

这也意味着，信息不会消失。

也许黑洞没有出口

然而，物理学家艾哈迈德阿姆黑利、唐纳德马若夫、约瑟夫波尔钦斯基和詹姆斯苏利仍然相信霍金的理论是有道理的。

他们研究的理论后来被称为AMPS火墙（或黑洞火墙）假说。

根据他们的计算，量子力学可以有效地将事件视界变成巨大的火墙，任何与之接触的物体都会在瞬间燃烧。

从这个意义上说，黑洞没有出口，因为没有任何东西能进入黑洞。

然而，这违反了爱因斯坦的广义相对论。

如果有人能跨越事件视界，那他实际上不应该感到任何很大的困难，因为一个物体将处于自由落体状态，根据等效原理，这个物体（或人）不会感受到引力的极端影响。

这一观点可以遵循宇宙中其他地方存在的物理定律，但即使不违背爱因斯坦的广义相对论，它也会破坏量子场论，或者表明信息可能会丢失。

一个不确定的黑洞

让我们再说回霍金。

2014年，他发表了一项研究，在其中避开了事件视界的存在，认为引力坍缩会产生一个表观视界。

这个视界将会使试图离开黑洞核心的光线悬浮起来，并会持续一段时间。

在他的重新思考中，表观视界暂时保留了物质和能量，之后才会吸收和释放它们。

这种解释最符合量子理论量子理论认为信息不能被摧毁而且，如果被证实，就将意味着任何东西都可以从黑洞中逃逸。

霍金甚至说黑洞可能根本不存在。

黑洞应该被重新定义为引力场的亚稳态束缚态，他写道。

这里不会有奇点，虽然表观视界会因为引力而向内移动，但它永远不会到达中心，并被合并成一个致密的物体。

然而，黑洞释放的任何东西都将不会是被吞噬的信息形式。

我们不可能通过观察结果来判断发生了什么，而结果本身就是问题。

有一件事是肯定的，在未来很长一段时间内，关于黑洞的谜团将吞噬更多的科学研究时间。

有物理学家最近提出，暗物质可以由黑洞蒸发后的残余部分组成。

2018年，霍金去世前最后一篇黑洞论文公布，题名为《黑洞熵与软毛发》。

文中描述了零能量粒子如何离开事件视界，并不再返回。

这个观点表明，信息并不是消失，而是被捕获。

然而，这与物理学家约翰阿奇博尔德惠勒提出的无毛定理相悖。

该定理的基础是，两个黑洞对观察者来说是无法分辨的，因为黑洞只有质量、角动量和电荷这三个不能编委电磁辐射的守恒量，其他信息都丧失了。

霍金的观点引起了科学家们的讨论，但可以想见，想要了解黑洞究竟通向何方，我们还有很长的路要走。

时空弯折的终极秘境 黑洞藏着光线逃不出的边界

强大引力不断拉扯弯折空间，形成一道无形的事件视界，哪怕是宇宙中速度极限的光，一旦跨入这片范围，也再也没有办法向外挣脱逃离。

聊聊黑洞的形成本源，看懂时空弯曲的原理，便能明白光线被困的深层缘由。

广袤宇宙中，万事万物都会带来时空形变，质量越大的天体，对周边时空的弯折效果就越明显。

平日里地球、恒星带来的曲率变化十分微弱，我们很难直观察觉，光线穿行其间只会出现轻微偏移，依旧可以顺畅传播。

可黑洞截然不同，它由超大质量恒星晚年坍缩演化而来，星体内核急剧向内收拢，体积不断压缩，质量却高度汇聚，让周遭时空被剧烈拉扯扭曲。

极度密集的质量，催生出恐怖的时空曲率，空间不再保持平直状态，如同一张被重物狠狠按压凹陷的弹性薄膜，越靠近中心位置，弯折程度就越发夸张。

这种肉眼看不见的空间形变，正是黑洞一切奇特现象的根源，也构筑起专属它的宇宙规则。

事件视界便是时空弯折形成的临界分界线，没有实体轮廓，却划分出两种截然不同的物理世界。

界线外侧的时空曲率相对平缓，宇宙常规法则正常生效，光线、星际物质可以自由穿行，天体也能按照既定轨迹运转，光线能够毫无阻碍地向四面八方传播扩散。

一旦跨过事件视界，时空曲率瞬间飙升至极值，空间结构彻底扭曲塌陷。

此刻所有运动规律都会被改写，光线即便以最快速度行进，也只能顺着弯折的空间不断坠向黑洞核心，完全找不到向外逃逸的路径。

光无法逃离视界范围，也让黑洞拥有了漆黑无光的外表。

本身不会向外辐射反射光线，外界光线落入其中也尽数被束缚吞噬，没有光能抵达观测者视野，所以人类无法直接目视黑洞本体，只能依靠引力效应、光线偏折等间接痕迹判断它的存在。

时空曲率带来的束缚力，不止困住光芒，也禁锢住所有物质与信息。

任何行星、星云碎片、宇宙尘埃，不慎闯入事件视界之后，都会顺着扭曲的空间持续下坠，最终汇聚到中心奇点。

外界永远无法获取视界内部的状态变化，这里成了宇宙天然的封闭秘境。

对比普通天体就能清晰看出差距，行星、恒星的时空弯曲程度有限，物体只要达到对应逃逸速度，就能脱离引力影响。

黑洞曲率突破临界阈值，直接锁住光速运动的光线，成为宇宙中独一无二的时空牢笼。

人类依靠天文观测不断探索黑洞奥秘，从捕捉引力波，到拍摄黑洞实景影像，一步步印证时空曲率的相关理论。

这份极致弯折造就的特殊天体，不断颠覆着人们对时空的固有认知，也指引着人类持续探寻宇宙更深层次的奥秘。

吞噬一切的宇宙深渊，黑洞引力藏着光速禁区

它拥有世间顶尖的引力束缚力，独特的视界边界划分出截然不同的时空领域，只要踏入视界范围之内，就连每秒三十万公里的光速，都没办法挣脱引力拉扯向外逃离。

今天就用闲聊述说的口吻，聊聊黑洞引力的奇特特性，讲讲视界的划分意义，理清为何光速都无法从黑洞内部脱身，一同揭开这片宇宙禁区的神秘面纱。

宇宙天体的引力强弱，一直和自身质量、密度牢牢挂钩。

普通恒星、行星的引力，只能束缚周边卫星与星际物质，物体只要达到对应速度，就能摆脱引力飞向深空。

而黑洞诞生于大质量天体的末期演化，巨型恒星燃料耗尽后，再也无法支撑自身庞大躯体，核心在自身重压下急剧向内坍缩，体积被无限压缩，密度飙升到难以想象的地步。

极致致密的结构，催生出碾压所有常规天体的超强引力，这也让黑洞拥有了独一无二的宇宙统治力。

从黑洞形成的那一刻开始，它就注定成为宇宙里特殊的存在，和我们熟知的星体运转规律彻底区分开来。

围绕黑洞存在一层无形的边界，这便是人们常说的事件视界。

它没有实体外壳，肉眼无法直接看见，却是一道无法逾越的分界线。

视界之外的宇宙空间，依旧遵循常规物理规则，光线、星体、宇宙尘埃都能自由穿梭，天体也可以依靠运动速度远离黑洞影响范围。

一旦物质、光线跨越这条无形界线，彻底进入视界内部，一切都会发生颠覆性改变。

黑洞恐怖的引力会牢牢锁定内部所有存在，再也没有力量能够带着物质脱离这片区域。

衡量天体引力束缚能力，有一个关键参照标准就是逃逸速度，也就是物体摆脱天体引力束缚，飞向宇宙远方需要具备的最低速度。

地球有着自身对应的逃逸速度，火箭突破临界数值便能冲出大气层奔向太空，太阳系里的各大行星、恒星，都有着各自固定的逃逸速度门槛。

黑洞打破了常规天体的速度极限，视界内部的逃逸速度直接超越光速。

光速是目前人类认知里宇宙最快运动速度，连光线本身都没办法积攒足够速度冲破引力牢笼，其他星体、星际物质自然更没有脱身的可能。

光线坠入黑洞视界后，无法向外反射、传播，我们没办法捕捉到黑洞自身散发的光亮，这也是黑洞漆黑一片、难以直接观测的根本原因。

任何闯入视界之内的物质，不管是庞大的恒星残骸，还是细碎的气体尘埃，都会被强大引力不断拉扯撕扯，最终向着黑洞中心奇点不断坠落，彻底消融在这片深渊之中。

超强引力不止禁锢视界内部的一切，也会剧烈扭曲周边时空。

靠近黑洞的星体运行轨迹会被强行弯折，光线途经周边空间也会发生明显偏转。

不少遥远天体发出的光芒，在奔赴地球的途中靠近黑洞区域，都会被引力改变行进路线，这也给天文观测带来了奇妙的视觉效果。

科研人员依靠光线弯折、天体异常运动等间接痕迹，一步步推算黑洞位置，测算它的质量与引力强度。

时至今日，人类依旧没办法近距离抵达黑洞视界实地探查，视界内部的时空结构、物质形态，还留存着大量未解谜题。

光速无法逃逸的特性，让黑洞成为宇宙天然的隔绝领域，里面的一切变化都无法向外传递信息。

黑洞凭借极致强大的引力，划定出超越光速束缚的视界禁区，成为宇宙中最神秘的深渊天体。

这份打破常规物理认知的特质，不断吸引着人类探索研究，随着天文观测技术持续进步，未来我们也会慢慢解锁更多黑洞隐藏的宇宙奥秘。