“沒(méi)有人，也永遠(yuǎn)不會(huì)有人能逃避選擇所帶來(lái)的后果。”——弗雷德·a·蒙泰普特
自從人類知道有黑洞這樣的奇異天體以來(lái)，我們總是想在思維上戰(zhàn)勝黑洞的引力，因?yàn)槲覀兌贾篮诙吹囊Υ蟮竭B沒(méi)有質(zhì)量、速度極高的光都無(wú)法逃脫。因此在思想上挑戰(zhàn)黑洞的引力也是一件趣事。例如下面的假設(shè)：
我們有沒(méi)有可能爬出黑洞？不是通過(guò)逃逸速度，而是通過(guò)假象的電梯。就像從地球上乘坐太空電梯一樣，我們不必達(dá)到地球的逃逸速度，就可以逃離地球的引力場(chǎng)；或者，在一個(gè)黑洞的視界外，有一艘巨大的飛船可以提供足夠的動(dòng)力，是否可以用一根非常結(jié)實(shí)的繩子把一個(gè)人從黑洞里拉出來(lái)？
今天就聊下，這種看似完美變通的方法是否可行！
先說(shuō)黑洞怎么來(lái)的
黑洞不僅僅有一個(gè)密度極大、質(zhì)量極大的奇點(diǎn)，而且它周?chē)目臻g異常扭曲，以至于落入其中的任何物體都無(wú)法逃離。雖然這是我們通常認(rèn)為的黑洞，但黑洞更準(zhǔn)確地說(shuō)就是一個(gè)物體周?chē)目臻g區(qū)域，任何形式的物質(zhì)或能量，甚至光本身都無(wú)法逃離。
其實(shí)這并不像我們想象的那么復(fù)雜：如果我們把太陽(yáng)按原樣壓縮到一個(gè)半徑只有幾公里的空間范圍內(nèi)，最終會(huì)得到一個(gè)黑洞。雖然我們的太陽(yáng)不會(huì)經(jīng)歷這種危險(xiǎn)的轉(zhuǎn)變，但宇宙中的某些恒星最終會(huì)以這種方式產(chǎn)生黑洞。
宇宙中擁有很多年輕的大質(zhì)量恒星，例如上圖中超級(jí)星團(tuán)的核心就有20、40、甚至是100顆最藍(lán)、最熱和最亮的天體，其中一些恒星的質(zhì)量甚至是太陽(yáng)的260倍。這些恒星的核心也是所有恒星中燃燒核燃料最快的，其壽命只有約100到200萬(wàn)年，而不是像太陽(yáng)那樣擁有數(shù)十億年壽命。
當(dāng)它們的核心耗盡核燃料時(shí)，核心的原子核就會(huì)受到巨大的引力作用，如果沒(méi)有核聚變產(chǎn)生的輻射壓力來(lái)支撐恒星本身，其核心就會(huì)發(fā)生內(nèi)爆。在某些情況下，原子核和電子就會(huì)被融合在一起，形成大量的中子，所有的中子都在引力的作用下捆綁在一起，這就是所謂的中子星。如果核心的質(zhì)量比太陽(yáng)質(zhì)量的3倍還大，那么中子星的密度和質(zhì)量就會(huì)非常大，進(jìn)一步坍縮，形成一顆黑洞。
恒星形成的黑洞一般質(zhì)量都很小，是太陽(yáng)質(zhì)量的幾倍到幾百倍。然而，黑洞可以通過(guò)合并、吞噬物質(zhì)和能量以及下沉到星系中心而變得更大。在銀河系的中心，就有一個(gè)大約是太陽(yáng)質(zhì)量400萬(wàn)倍的天體，在其周?chē)覀兛梢钥吹絾蝹€(gè)恒星繞著這個(gè)不發(fā)出任何光的天體旋轉(zhuǎn)。
其他星系的黑洞質(zhì)量甚至更大，是銀河系黑洞質(zhì)量的數(shù)千倍，而且理論上它們的大小沒(méi)有上限。
黑洞一些簡(jiǎn)單的性質(zhì)
關(guān)于黑洞有兩個(gè)重要的性質(zhì)我們還沒(méi)有討論過(guò)，這將引導(dǎo)我們找到今天問(wèn)題的答案。首先是黑洞質(zhì)量越大，空間會(huì)發(fā)生什么變化？
黑洞的定義是，任何物體在空間中都無(wú)法逃脫其引力，無(wú)論這個(gè)物體加速的速度有多快，無(wú)論這個(gè)物體是否以光速運(yùn)動(dòng)。一個(gè)物體可以和一個(gè)物體不能逃逸的邊界就是我們所說(shuō)的事件視界，每個(gè)黑洞都有一個(gè)這樣的視界面。
在質(zhì)量最大的黑洞周?chē)囊暯缟希臻g曲率要小得多，而在質(zhì)量最小的黑洞周?chē)臻g曲率是最嚴(yán)重的（也是最大的）！如果你“站”在一個(gè)黑洞的視界上，你的腳在視界面邊緣，你的頭離奇點(diǎn)1.7米遠(yuǎn)，就會(huì)有一股力量拉伸你的身體，產(chǎn)生很強(qiáng)的潮汐引力，我們稱之為”意大利面化“。如果這個(gè)黑洞在我們星系的中心，拉伸你的力只有地球引力的0.1%，而如果地球本身變成一個(gè)黑洞，你站在上面，拉伸力將是目前地球引力的10^20倍！
掌握了以上的知識(shí)，下面我們就驗(yàn)證是否可以把一個(gè)物體用特別堅(jiān)硬的繩子從黑洞里拉出來(lái)？
如果一個(gè)大黑洞的潮汐力在事件視界的邊緣很小，或者一個(gè)繩子在電磁力的結(jié)合下也不會(huì)斷，把一個(gè)物體懸在事件視界外，讓他短暫的穿過(guò)視界面，然后安全地把它拉回來(lái)。
這可能嗎？為了理解這一點(diǎn)，讓我們回到中子星形成黑洞交界處發(fā)生的事情，也就是那個(gè)質(zhì)量閾值處發(fā)生的事情。
想象一下，一個(gè)密度驚人的中子球，但表面的光子仍然可以逃逸到太空中，不會(huì)螺旋進(jìn)入中子星。現(xiàn)在，讓我們?cè)谄浔砻嬖俜乓粋€(gè)中子，這個(gè)中子就是壓跨中子星的那根稻草，突然這個(gè)中子球本身無(wú)法抵抗引力進(jìn)一步發(fā)生了坍縮。現(xiàn)在讓我們看一下黑洞形成時(shí)發(fā)生了什么？
現(xiàn)在再想象一個(gè)由夸克和膠子組成的中子，我們知道膠子在中子中從一個(gè)夸克運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)夸克以交換強(qiáng)核力，將夸克組合在一起形成中子。
現(xiàn)在，在中子星坍縮成黑洞時(shí)，其中一個(gè)夸克會(huì)比另一個(gè)夸克更接近黑洞中心的奇點(diǎn)，而另一個(gè)則會(huì)離得更遠(yuǎn)。為了使力的交換發(fā)生，為了使中子穩(wěn)定，膠子必須在某一時(shí)刻，從較近的夸克移動(dòng)到較遠(yuǎn)的夸克。但即使膠子在光速下(膠子是無(wú)質(zhì)量的)，已經(jīng)再也無(wú)法傳遞強(qiáng)力！因?yàn)樗械牧銣y(cè)地線，或者一個(gè)物體以光速運(yùn)動(dòng)的路徑，都會(huì)進(jìn)去黑洞中心的奇點(diǎn)。也就說(shuō)，膠子的路徑不再是隨意的傳遞強(qiáng)力，而是只能落向奇點(diǎn)，此外，膠子永遠(yuǎn)不會(huì)比發(fā)射時(shí)離黑洞奇點(diǎn)更遠(yuǎn)。只要進(jìn)入黑洞的視界面，所以的力都無(wú)法正常傳遞。
這就是為什么黑洞視界內(nèi)的中子必須崩潰才能成為中心奇點(diǎn)的一部分。
現(xiàn)在，讓我們回到跨越黑洞視界面的繩子。無(wú)論何時(shí)任何粒子穿過(guò)視界，都不可能再?gòu)囊暯缰刑右荨６庾雍湍z子是需要與視界外的粒子交換力的粒子，它們只要進(jìn)入視界面就會(huì)落向黑洞奇點(diǎn)，而無(wú)法到達(dá)視界外再去傳遞任何力！
沒(méi)有電磁力或強(qiáng)核力任何物質(zhì)都會(huì)崩潰，因?yàn)檫@是原子都無(wú)法穩(wěn)定的存在；如果我們還假設(shè)繩子不會(huì)斷，這更有可能意味著這些粒子沖向奇點(diǎn)的作用會(huì)把整艘宇宙飛船都拉進(jìn)黑洞。當(dāng)然，就算黑洞的潮汐力很小，不會(huì)分解任何物質(zhì)，但是所有有質(zhì)量、能量和速度的粒子一旦穿過(guò)視界，都會(huì)朝向奇點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，而不會(huì)再去傳遞任何力。
出于這個(gè)原因，一旦穿過(guò)視界，仍然沒(méi)有辦法走出黑洞。
