黑洞 (2016年电影) - 维基百科，自由的百科全书

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^{NASA描绘的黑洞的形态}

其实掉进黑洞这件事儿也不是没可能，可能就在你开着飞船寻找新的人类殖民地的时候，或者就在你散步的时候。只要一个人足够倒霉，掉进黑洞这事儿还真是有可能的。

不过像我们这些从没掉进过黑洞，也不想掉进黑洞的人也会好奇：掉进黑洞是种怎样的体验?

你可能猜想人掉进黑洞后会被撞击，或者被撕成碎片。然而，在掉进黑洞这事儿上还真的应了那句话：现实比想象更离奇。

模拟的黑洞经过时的引力透镜效应，背景是被扭曲的星系。根据广义相对论，当背景光源发出的光在引力场（比如星系、星系团及黑洞）附近经过时，光线会像通过透镜一样发生弯曲。 （图片来源：wikipedia）

在你掉进黑洞的瞬间，现实就被一分为二了，也就是说，你变成两个人了，而且两个都是你。其中一个你会立刻烧成灰，而另一个你则会掉进黑洞深处，安然无恙。

什么？这不科学？这其实很科学。因为在黑洞面前，人类目所知的物理法则会土崩瓦解。爱因斯坦告诉了我们重力会弯曲空间，使其变形。所以如果一个物体的密度足够大，时空就会变形卷起来，并在现实中挖一个大洞，也就是我们说的黑洞。

一颗燃烧殆尽的恒星的密度会变得巨大，它在自身的重量下就会向内塌缩，连带着时空一起被卷了进去。这种情况下，引力场会变得非常大，大到连光也无法逃脱出去。此时原来恒星所在的地方就会变得漆黑一片，形成了一个黑洞。

大麦哲伦云面前的黑洞（中心）的模拟视图。引力透镜效应产生两个放大的，以星云最高处扭曲的视野。银河系星盘出现在顶部，扭曲成一个弧形。（图片来源：wikipedia）

这些你都知道？那我们来说说一个叫“事件视界”的东西。这是黑洞的外部边界，而正是到了“事件视界”这个地方，黑洞的引力恰好抵消了光线逃离黑洞的能力。也就是说，这个边界以内，光就逃不出去了。

“事件视界”充满着能量、十分耀眼。在黑洞边缘的量子效应产生的热粒子会被辐射回宇宙。我们称这个效应为“霍金辐射”，以物理学家斯蒂芬o霍金命名。霍金教授还预言，只要时间足够长，黑洞也会将自己的质量辐射殆尽并最终消失。这样看来，黑洞也有弱点啊。

霍金的霍金辐射 图片来源：T.Reyes

了解了黑洞边缘的知识，现在我们走进黑洞里面看看。越往黑洞深处走，空间变形得就越厉害，到了黑洞的中心，空间就会变得无限弯曲，而这就是“奇点”。在奇点上，时间和空间不再具有意义，而那些曾经依仗着时间与空间的物理法则也不再适用。没了时间和空间，那儿到底有什么呢？告诉你个秘密：没有人知道。

黑洞假想图（图片来源：NASA）

说了这么多，那掉进黑洞究竟是什么样的体验呢？我们先从第三人视角看看你掉进黑洞时会变成什么样吧。

假设陪你一起进行星际之旅的是小红，不过小红却幸免于难，在黑洞外静静地观察着你掉进黑洞的整个过程。而她观察到的景象也十分离奇。

^{接近黑洞时，被慢慢拉伸的你（图片来源：Saeed Mirshekari）}

在你加速接近事件视界时，小红会看着你被拉伸扭曲，就像哈哈镜似的。可是当你逐渐抵达事件视界时，她看到的你就都是慢动作了。你当然没法对着她喊救命，因为太空里没空气。

但是你可以试试用手机的光给她发个莫尔斯码。你的消息的传递速度就更慢了，这是因为光被拉伸到了越来越低的频率，接近红光。而当你真的到达事件视界时，小红看到的你就此定格，就好像被按了暂定的游戏人物似的，永远地卡在了那一帧。在小红看来，你被拉伸的空间、静止的时间和霍金辐射的烈焰慢慢地吞噬了。

^{黑洞假想图（图片来源：NASA）}

我们抛开小红的视角，从你的角度看，你又经历了怎样的体验呢？嗯……你其实什么体验都没有。这就是第二个你的故事。

事情是这样的，你经历了世界上最倒霉的坠入体验，而且没有撞到任何东西或经历任何颠簸，你也没有被拉伸、被放慢或是被滚烫的辐射灼伤。这是因为你在自由下落，因此你感受不到重力。

^{被拉成了面条状的你（图片来源：NPR）}

虽然掉进黑洞里已经倒霉透顶了，但好在这次你掉进了比较大的黑洞里（要比太阳还大上好多倍）。如果你掉进了一个小黑洞里，那可就真的是倒霉得前无古人后无来者了。因为你脚所承受的重力要远远大过头，也就是说，你会被黑洞的重力拉成面条。好在这个大黑洞让你的脚和头所受的重力差可以忽略不记，也免去了你被面条化的命运。

事实上，掉进大黑洞里还有一个好处，就是在到达奇点之前，你还是可以活得好好的。

^{电影《星际穿越》中的黑洞}

被拉进黑洞的感觉其实还是可以想象的，这种感觉不是空间上的体验，而是类似于时间上的。因为时间只能向前，不能后退，完全不按我们的意志出牌。掉进黑洞也是如此，无法回头。

这不仅仅是个类比。黑洞会在视界里极度地弯曲空间和时间，以至于空间和时间互换了角色。在某种意义上，其实是时间拉着你飘向奇点。所以你无法转身逃离黑洞，就如同你无法回到过去一样。

在这时，你可能想停下来问自己一个问题：“小红到底是怎么回事？如果你在黑洞里活得好好的，那她为什么非说你被烧成灰了呢？她疯了吗？”

其实，小红有充分的理由说她自己是对的。从她的角度来说，你确实已经死得透透的了，这不是幻觉，她没准儿还能在宇宙里收拾收拾你的残骸呢。

事实上，是自然的法则让小红在黑洞外围看到另一个你的。这是因为量子力学要求信息不能缺失。所以任何一点能证明你存在的信息都要留在事件视界之外，否则小红所在世界的物理法则就崩塌了。

图片来源：Nature

但在另一方面，也是物理法则让你安然无恙地穿越了事件视界而不被烧成灰。不然，你就打破了爱因斯坦的广义相对论。所以，有一个你在事件视界烧死了，另一个你在黑洞里漫游。

这还不算完，还有第三个物理法则要求信息不能被克隆。因此，虽然你存在于两个地方，但是世界上只能有一个你。所以说，是物理法则造就了黑洞内外的两个不同命运的你。

你可能听得一头雾水，黑洞还真是个让人头疼的地方。这些物理法则听起来好似一派胡言乱语，难怪物理学家们会把这种现象叫做“让人火冒三丈的黑洞信息悖论”。

^{图片来源：Icy Tales}

可到底哪个现实才是真的呢? 你是准备好英勇就义了呢，还是潇洒地在黑洞里活呢？这个问题也是量子力学与广义相对论的一场对决。物理学家们已经试图调和对广义相对论与量子力学超过一个世纪了，而且大家都知道一方最终会败阵。解决黑洞的信息悖论会告诉我们哪一方才是胜者，甚至把我们带到关于宇宙的更深层的理论中去。

不过现在，对黑洞这事儿，我们还没有一个明确的答案，也许未来是在等着你去揭秘呢。

如果有一天你能星际穿越，你最想去哪里？请在评论区告诉我们吧！

^{作者 | Amanda Gefter}

^{编译 | 柠檬公爵 七君}

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来源：新华号 万物杂志