我們都知道,黑洞能把光線吸引進(jìn)去。所有如果你在黑洞里,你會(huì)看到刺眼的光還是會(huì)看到光以某種方式消失或轉(zhuǎn)換呢?還有,你能看到黑洞外的世界還是像視頻中顯示的那樣會(huì)看到你身邊的所有東西都變成了一個(gè)甜甜圈?
圖解: 位于M87中心的超大質(zhì)量黑洞,推估質(zhì)量達(dá)太陽(yáng)的數(shù)十億倍。這是人類史上第一張直接對(duì)黑洞觀測(cè)的天文影像,由事件視界望遠(yuǎn)鏡所拍攝,發(fā)表于2019年4月10日。
這個(gè)問(wèn)題非常有意思,我花了很長(zhǎng)時(shí)間去想這個(gè)問(wèn)題,所有我希望我能給出最接近的答案。黑洞是個(gè)特別奇怪的東西,它和我們一般的物質(zhì)完全不一樣,所以很難去想象在黑洞里面會(huì)看到什么。當(dāng)然,我提前還要說(shuō)的是在現(xiàn)實(shí)生活中,我們不可能活著進(jìn)入黑洞并且在黑洞里向外看,因?yàn)槿绻銢](méi)有被黑洞的潮汐力撕碎,也會(huì)被高能射線(χ射線或γ射線)“射死”。而且你會(huì)在一瞬間穿過(guò)事件視界到達(dá)黑洞奇點(diǎn)。
圖解:大麥哲倫云面前的黑洞(中心)的模擬視圖。請(qǐng)注意引力透鏡效應(yīng),從而產(chǎn)生兩個(gè)放大,以星云最高處扭曲的視野。銀河系星盤出現(xiàn)在頂部,扭曲成一個(gè)弧形。
老實(shí)說(shuō),想象在黑洞里面看外面會(huì)看到什么這件事就很令人興奮。我馬上能想到的是:當(dāng)來(lái)自宇宙的光被掉進(jìn)黑洞時(shí),光會(huì)獲得能量。這意味著光的波長(zhǎng)會(huì)變短。因?yàn)樗{(lán)光的波長(zhǎng)比紅光的短,所以被短波長(zhǎng)的光照射的物體會(huì)更偏藍(lán)色一點(diǎn)。我們能看到黑洞邊界外面一圈(見(jiàn)圖解),所以光波進(jìn)入黑洞時(shí),長(zhǎng)波輻射會(huì)變到可見(jiàn)光的波長(zhǎng)段,而可見(jiàn)光光波的波長(zhǎng)會(huì)變得更短。最終,在事件視界會(huì)發(fā)生無(wú)休止的變化:光獲得無(wú)限大的能量,波長(zhǎng)趨于零。我?guī)缀鯚o(wú)法想象這個(gè)現(xiàn)象親眼看起來(lái)會(huì)是什么樣子!我也不確定如果你靠黑洞足夠近且沒(méi)有被γ射線殺死,能不能看到這樣的現(xiàn)象。
圖解:藝術(shù)家筆下的黑洞。
假設(shè)即使我們可以活著進(jìn)入黑洞,并且看到了光無(wú)限得向藍(lán)色轉(zhuǎn)換,我們還會(huì)看到更奇怪的事情發(fā)生。如果我們?cè)诤诙雌纥c(diǎn)內(nèi)向外看,我們能在天空的一小片看到整個(gè)宇宙,甚至能看到奇點(diǎn)后面的東西。而且奇點(diǎn)外的時(shí)間會(huì)變得更快,我們就能看幻燈片一樣看到宇宙的整個(gè)演化過(guò)程。
圖解:質(zhì)量達(dá)太陽(yáng)10倍的黑洞之電腦模擬圖
就像我說(shuō)過(guò)的,這些事情不可能發(fā)生,因?yàn)槲覀儾荒芑蛘哌M(jìn)入黑洞,一旦進(jìn)入黑洞,就會(huì)被黑洞所吞噬。但是想象這些事情是非常有趣的。
黑洞是一個(gè)有強(qiáng)大引力的時(shí)空區(qū)域,以至于包括粒子和電磁輻射在內(nèi)的任何東西都不能從中逃脫。任何東西都不能逃出黑洞的邊界是事件視界。雖然事件世界決定著進(jìn)入它的物質(zhì)的命運(yùn),但是我們什么也觀察不到。此外,彎曲時(shí)空中的量子場(chǎng)理論預(yù)測(cè),事件視界會(huì)發(fā)射霍金輻射,其光譜與黑體的溫度光譜成反比,與黑體的質(zhì)量成反比。一顆恒星質(zhì)量的黑洞的溫度是十億分之一開爾文,這決定的我們不可得觀察到它。
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引力奇點(diǎn)或奇點(diǎn),是一個(gè)體積無(wú)限小、密度無(wú)限大、引力無(wú)限大、時(shí)空曲率無(wú)限大的點(diǎn),在這個(gè)點(diǎn),目前所知的物理定律無(wú)法適用。例如黑洞的中心和大爆炸之前的宇宙奇點(diǎn)。
當(dāng)前的理論推測(cè),當(dāng)一個(gè)物體落入黑洞里并趨近位于中心的奇點(diǎn)時(shí),這物體會(huì)因不同部位受到增強(qiáng)的吸引力而被拉長(zhǎng),為潮汐力,或稱面條化,最終完全失去維度并無(wú)可挽回地消失于奇點(diǎn)。 外界觀測(cè)者在安全的距離外,對(duì)這事件的觀測(cè)則會(huì)完全不同。根據(jù)相對(duì)論,外界觀測(cè)者會(huì)看到物體隨著趨近于黑洞而變得越來(lái)越慢,最終在事件視界完全停止,而從來(lái)沒(méi)有真正落入黑洞。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學(xué)名詞
3. Karen Masters-
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