1.就我對(duì)黑洞的了解而言，我知道可見(jiàn)光是無(wú)法從中逃脫的。這讓我想知道x射線(xiàn)是如何從黑洞中發(fā)射出來(lái)的。

光不能從黑洞中逃脫，這個(gè)觀點(diǎn)是絕對(duì)正確的。這個(gè)說(shuō)法不僅適用于可見(jiàn)光，也適用于x射線(xiàn)或其他任何東西。因此答案是：x射線(xiàn)“不是”從黑洞內(nèi)部發(fā)射出來(lái)的。相反，黑洞的引力迫使它周?chē)ㄒ约巴饷妫┑臍怏w飛速移動(dòng)。這種快速的運(yùn)動(dòng)引起氣體內(nèi)部的摩擦，摩擦生熱，熱量產(chǎn)生x射線(xiàn)和其他波長(zhǎng)。因此，你看到的x射線(xiàn)來(lái)自于黑洞之外，這就是你能看到它們的原因。

2.我一直在思考我們的宇宙以及它是如何運(yùn)作的，并且已經(jīng)形成了一個(gè)理論。我確信，如果可能的話(huà)，這類(lèi)事情已經(jīng)被探索過(guò)了，但是我想知道你的想法和解釋。

我設(shè)想我們的星系（一個(gè)螺旋星系）有一個(gè)黑洞和一個(gè)白洞。當(dāng)黑洞吸進(jìn)物質(zhì)時(shí)，白洞以同樣的速度把物質(zhì)射出來(lái)。我們還沒(méi)有意識(shí)到那個(gè)白洞，因?yàn)槲覀儫o(wú)法看到或探測(cè)到它。如果這個(gè)過(guò)程正在發(fā)生，我設(shè)想這個(gè)星系的生命周期是無(wú)限的——當(dāng)一只手臂消失時(shí)，另一只手臂正在形成，星系在不斷地補(bǔ)充自己。

接下來(lái)，我建立了一個(gè)理論，如果我們能足夠遠(yuǎn)地進(jìn)入太空，在那里我們可以看到整個(gè)宇宙，我想我們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，它所包含的所有星系也都形成了臂狀，形成了一個(gè)螺旋形的宇宙。這個(gè)螺旋形的宇宙也有一個(gè)黑洞和一個(gè)白洞。

這個(gè)理論可行嗎？這能解釋宇宙的加速嗎？在這當(dāng)中，我們所探測(cè)到的物質(zhì)加速時(shí)，恰恰正在接近一個(gè)黑洞？也許黑洞內(nèi)部發(fā)生的混亂產(chǎn)生了一些新元素，這些新元素是從白洞中吐出來(lái)的，為新恒星、行星、衛(wèi)星等的形成提供了可能。

哇！你的問(wèn)題涉及到了我們宇宙的很多尺度——從星系到整個(gè)宇宙的結(jié)構(gòu)。你能以如此宏大的規(guī)模思考問(wèn)題，真是太酷了。

讓我從白洞的一些事情說(shuō)起。正如你可能知道的，白洞代表了愛(ài)因斯坦方程的一個(gè)解，且被認(rèn)為是黑洞的對(duì)立面。然而，物理學(xué)中非常重要的一點(diǎn)是，一個(gè)方程的解的存在并不意味著它的解也存在于物理世界中。白洞似乎就是其中之一——大多數(shù)天文學(xué)家和物理學(xué)家都認(rèn)為它們不可能存在于真實(shí)的宇宙中。

現(xiàn)在來(lái)看星系的螺旋結(jié)構(gòu)。目前的理論認(rèn)為這種螺旋結(jié)構(gòu)是由密度波引起的。密度波是一種物質(zhì)波，它會(huì)聚集起來(lái)，然后分散開(kāi)——你可以用一個(gè)螺旋彈簧做出你自己的密度波。拉伸你和另一個(gè)人之間的螺旋彈簧——不要把彈簧從一邊轉(zhuǎn)到另一邊，而是把幾個(gè)環(huán)捏在一起，然后松開(kāi)。被捏緊的環(huán)會(huì)沿著螺旋彈簧“旅行”，然后再回來(lái)。在這里，螺旋彈簧本身是可以移動(dòng)的，但有幾個(gè)環(huán)聚在一起，然后分開(kāi)，使它看起來(lái)好像這些環(huán)在彈簧上上下移動(dòng)。

星系中的旋臂似乎在做著同樣的事情。星系中的恒星不以和旋臂同樣的速度繞軌道運(yùn)行，這意味著恒星圍繞銀河系的中心運(yùn)行，它時(shí)而成為一個(gè)旋臂的一部分，然后離開(kāi)了旋臂一段時(shí)間后去加入另一個(gè)旋臂。

你問(wèn)題的最后一部分是關(guān)于宇宙螺旋結(jié)構(gòu)的可能性。天文學(xué)家們繪制了一幅天空的地圖，其中有一部分距離我們約10億光年，他們發(fā)現(xiàn)，這些星系都是由大星團(tuán)、細(xì)絲和空洞組成的。你可以在以下看到地圖：

謝謝你問(wèn)了這么一個(gè)意義深遠(yuǎn)的問(wèn)題，我希望你繼續(xù)思考宇宙。

3.黑洞對(duì)我來(lái)說(shuō)很有趣。我有幾個(gè)關(guān)于他們的問(wèn)題。如果兩個(gè)具有相同引力的黑洞相互靠近，會(huì)發(fā)生什么？一個(gè)黑洞會(huì)落入另一個(gè)黑洞，還是它們會(huì)結(jié)合在一起形成一個(gè)兩倍重力的巨大黑洞？還有里面的光到底怎么了？東西去哪了？它們還會(huì)回來(lái)嗎？一個(gè)黑洞的引力能否被逆轉(zhuǎn)，讓它把所有的東西都吐回宇宙？

黑洞似乎抓住了每個(gè)人的想象力——這是我最初進(jìn)入天文學(xué)的原因之一。

關(guān)于黑洞要記住的一件事是，離黑洞“很遠(yuǎn)”的地方，它的行為和其他任何質(zhì)量相同的東西一樣——只有當(dāng)你靠近的時(shí)候，事情才會(huì)變得奇怪。所以，兩個(gè)黑洞有可能相互環(huán)繞，就像兩顆恒星一樣。話(huà)雖如此，兩個(gè)黑洞相撞也是完全可能的。如果兩個(gè)質(zhì)量差不多的黑洞彼此靠得足夠近，它們就會(huì)相撞并合并形成一個(gè)質(zhì)量之和為它們總質(zhì)量的黑洞。

你可能已經(jīng)知道這一點(diǎn)了，但是天文學(xué)家經(jīng)常提到黑洞的兩個(gè)部分——奇點(diǎn)和事件視界。事件視界是黑洞的“不歸路”—— 事件視界內(nèi)的任何東西都會(huì)留在黑洞內(nèi)。在事件視界內(nèi)部，在黑洞的中心，是一個(gè)奇點(diǎn)——一個(gè)所有質(zhì)量都混合在一起、體積接近于0的點(diǎn)。

所以，當(dāng)光穿過(guò)黑洞的事件視界時(shí)，它會(huì)被拉進(jìn)那個(gè)奇點(diǎn)并被困在那里。所有被吸進(jìn)黑洞的物質(zhì)和光最終都會(huì)進(jìn)入那個(gè)奇點(diǎn)，增加黑洞的質(zhì)量。而且，據(jù)我們所知，他們會(huì)永遠(yuǎn)被困在那里。

4.當(dāng)光是已知的最快速度時(shí)，黑洞是如何捕獲光的？

即使光速比宇宙中的任何東西都要快，它仍然無(wú)法逃脫黑洞的引力！為什么會(huì)那樣呢？

愛(ài)因斯坦告訴我們，真正重的物體，比如黑洞，會(huì)扭曲它周?chē)目臻g，從某種意義上說(shuō)，會(huì)導(dǎo)致它“下沉”。就像這樣：空間是一塊漂亮的扁平的毯子，你可以通過(guò)抓住它的四端使之懸掛在空中。當(dāng)你把重物放在毯子上，比如一塊磚，毯子會(huì)向下彎曲，這就是重物對(duì)空間的作用。當(dāng)光——由被稱(chēng)為光子的小能量包構(gòu)成——從這些天坑附近經(jīng)過(guò)時(shí)，它們?cè)噲D繞著天坑繞行，有時(shí)會(huì)“被吸進(jìn)”質(zhì)量所在的地方。因?yàn)檫@些黑洞形成的天坑非常陡峭，甚至連移動(dòng)得非?？斓墓舛紵o(wú)法逃脫！

5.我希望也許你能詳細(xì)說(shuō)明黑洞與白洞、反物質(zhì)、蟲(chóng)洞之間的關(guān)系，以及進(jìn)入黑洞后物質(zhì)的形式或路徑（甚至是假設(shè)的）。我意識(shí)到，考慮到黑洞……古怪的存在和扭曲的物理定律，由于它的這些屬性，你能獲得的信息是有限的，但你可以提供的任何進(jìn)一步的信息，將使我不勝感激。

你的假設(shè)是正確的！根據(jù)我們目前的理解：

A.白洞和蟲(chóng)洞。

蟲(chóng)洞，或時(shí)空中的“捷徑”，最初被考慮到是因?yàn)樗鼈兪菒?ài)因斯坦廣義相對(duì)論中某些方程式的解。白洞就是從蟲(chóng)洞的另一邊流出來(lái)的“噴泉”。不幸的是，第一個(gè)解決方案是這樣的，如果你試圖通過(guò)其中之一，它會(huì)立即崩塌和壓碎你（也就是說(shuō)，有你在它會(huì)阻止蟲(chóng)洞解決方案的運(yùn)作）。上世紀(jì)80年代中期，由于卡爾·薩根寫(xiě)了一部小說(shuō)（《接觸》；也許你看過(guò)這部電影？），穿越蟲(chóng)洞的興趣被重新點(diǎn)燃，在這部小說(shuō)里，他需要一個(gè)可以安全旅行的蟲(chóng)洞。

考慮到他是一位著名的科學(xué)家，他不想只是胡扯一些毫無(wú)意義的術(shù)語(yǔ)，所以他給他的朋友基普·索恩打了電話(huà)，他是加州理工學(xué)院的一名教授，也是廣義相對(duì)論的專(zhuān)家。索恩和他的同事們已經(jīng)找到了一些方程的解，這些解可能允許蟲(chóng)洞能被安全通過(guò)。唯一的問(wèn)題是它們必須由所謂的“外來(lái)”物質(zhì)構(gòu)成，而這些物質(zhì)的總能量是負(fù)的。這并不是像聽(tīng)起來(lái)那么不可能，但也不是那么有可能！

順便說(shuō)一下，關(guān)于蟲(chóng)洞和通常比光還快的旅行，有一個(gè)棘手的問(wèn)題，那就是任何時(shí)候你看起來(lái)比光還快，你就可以回到過(guò)去（這是愛(ài)因斯坦相對(duì)論的一個(gè)推論）。因此，如果你有蟲(chóng)洞，你就可以穿越時(shí)空。這可能會(huì)導(dǎo)致許多令人討厭的悖論：其中最常見(jiàn)的一個(gè)被稱(chēng)為“祖父悖論”。在這個(gè)悖論中，我們假設(shè)我是一名杰出的科學(xué)家，但卻是一個(gè)真正的卑鄙小人。我發(fā)明了一個(gè)時(shí)間機(jī)器，使用它是為了回到過(guò)去，在我祖父遇到我祖母之前殺死他。因?yàn)樗懒耍业母赣H就不會(huì)出生，我也不會(huì)出生，這意味著我不可能制造出時(shí)間機(jī)器然后殺死我的祖父，這意味著他可以遇見(jiàn)我的祖母、生下我父親，繼而生下我，所以我能制造出時(shí)間機(jī)器然后殺死他，所以……你明白了！像這樣的悖論使一些人相信你不能在時(shí)間里旅行，所以你不能以超過(guò)光速的速度旅行，但這并不像看起來(lái)那么明確。

B.反物質(zhì)。

如果反物質(zhì)落入黑洞，發(fā)生在它身上的事情和發(fā)生在普通物質(zhì)身上的事情是一樣的：它被拉伸和擠壓，最終只會(huì)增加黑洞的質(zhì)量。黑洞是機(jī)會(huì)均等的破壞者。

C.黑洞中物質(zhì)的路徑和形式。

一旦物質(zhì)進(jìn)入“事件視界”，它就被迫一路下降到中心的“奇點(diǎn)”，也就是目前的理論預(yù)測(cè)的力和密度將是無(wú)窮大的地方。那將意味著這是所有物質(zhì)的終點(diǎn)。

然而，必須指出的是，對(duì)無(wú)窮大的預(yù)測(cè)對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，這個(gè)理論是不完整的。如果是這樣，也許在這個(gè)物質(zhì)身上還會(huì)有別的事情發(fā)生。請(qǐng)注意，它還是會(huì)以現(xiàn)在的形式被完全摧毀。然而，有些人認(rèn)為，它最終會(huì)變成一種密度大得難以想象(但仍是有限的)的夸克金塊。我昨天甚至去參加了一個(gè)講座，講座的主講人是一位專(zhuān)攻量子力學(xué)和強(qiáng)引力的教授，他說(shuō)，他認(rèn)為進(jìn)入黑洞的物質(zhì)可能有助于創(chuàng)造出另一個(gè)宇宙！相當(dāng)瘋狂，而且很難弄清楚該如何測(cè)試這些想法，但是那是當(dāng)你想到黑洞時(shí)，你能得到的樂(lè)趣。

參考資料

1.WJ百科全書(shū)

2.天文學(xué)名詞

3. Cole Miller-禾子Mélodie

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請(qǐng)于三十日以?xún)?nèi)聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請(qǐng)取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處