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黑洞吞噬的東西去哪了(被黑洞“吃掉”的物質(zhì)都去向了何方？)

黑洞里所有的物質(zhì)都去了哪里？另一個世界？

黑洞可以說是宇宙中最神秘的存在，黑洞有著目前宇宙最強的引力，連光速都無法逃脫。任何靠近黑洞的物質(zhì)最終都會被吞噬，那么問題來了，這些物質(zhì)到了哪里？

在談?wù)撨@個問題之前，首先我來大概了解黑洞以及引力的歷史。早在艾薩克牛頓時代（1687年），就確定了重力是由于物質(zhì)的存在，特別是它的質(zhì)量。事實上，黑洞的存在是在牛頓出版《自然哲學原理》后不久提出的。

直到1915年愛因斯坦發(fā)表了他的廣義相對論，黑洞理論才真正興起。1916年，卡爾施瓦茨基爾對這一現(xiàn)象進行了第一次真正的研究，他導(dǎo)出了黑洞的施瓦茲半徑方程（Rs=GM/c^2，其中Rs是施瓦茲半徑，G是牛頓引力常數(shù)，M是黑洞的質(zhì)量，c是光速）。

為了形成黑洞，物質(zhì)會在自身的引力場下崩塌，比如一顆大恒星的死亡。如果所討論的物質(zhì)足夠大，那么它的引力將會達到無限大，以至于它將克服所有其他試圖抵抗崩塌的力，并且物質(zhì)將繼續(xù)收縮，直到它變成一個點，稱為奇點。這一點將具有無限的密度，并且將是無窮小的。對時空的影響是，它被扭曲到光無法再從黑洞逃逸的地步，因此得名“黑”。在奇點，已知的物理定律被打破了，因此科學家要花費大量的時間和精力來研究我們宇宙的這些奇怪的特征。

卡爾施瓦茨基爾半徑描述了黑洞的一種特性，稱為事件視界。這是光可以從黑洞引力場逃逸的空間和它不能逃逸的空間之間的平衡點。雖然黑洞內(nèi)部的奇點是無限小的，但黑洞看起來只是在它的視界大小范圍內(nèi)具有強大的統(tǒng)治力，就像領(lǐng)地一樣。

當物質(zhì)落入事件視界時，它就與其他時空隔絕了，實際上，它已經(jīng)從我們存在的宇宙中消失了。一旦進入黑洞，物質(zhì)將被撕裂成最小的亞原子成分，這些成分將被拉伸和擠壓，直到它們成為奇點的一部分，并相應(yīng)地增大黑洞的半徑。

有趣的是，現(xiàn)在一位斯蒂芬霍金（Stephen Hawking）已經(jīng)證明，黑洞內(nèi)的物質(zhì)并不是與宇宙其他部分完全隔絕的，只要有足夠長的時間，黑洞就會通過輻射掉所含物質(zhì)的能量而逐漸溶解。

如果它是一個恒星質(zhì)量的黑洞，黑洞的潮汐引力會使恒星從一個球形的球體變形，變成一個足球形狀的物體，最后，距離黑洞最近的一側(cè)和恒星背面之間的引力差將非常大，以至于恒星無法再保持自己一起。它將開始被黑洞引力粉碎，恒星的大部分質(zhì)量進入黑洞周圍的吸積盤。如果黑洞的質(zhì)量是太陽的10億倍以上，那么黑洞的潮汐引力就會足夠弱，恒星可以穿過視界而不被粉碎。從本質(zhì)上講，恒星被吃掉了，恒星中的物質(zhì)在進入黑洞之前不會產(chǎn)生顯著的輻射增加。

一旦進入黑洞，超出視界，我們只能推測被捕獲物質(zhì)的命運。廣義相對論告訴我們有兩種黑洞：一種不旋百思特網(wǎng)轉(zhuǎn)，另一種旋轉(zhuǎn)。每一種都有不同的地平線結(jié)構(gòu)。比如非旋轉(zhuǎn)的“史瓦西黑洞”，物質(zhì)就無法避免與奇點相撞。對于太陽質(zhì)量的黑洞，它可以在幾微秒內(nèi)到達奇點，而對于超大質(zhì)量黑洞，則可能在幾個小時內(nèi)到達奇點。我們不能預(yù)測奇點發(fā)生了什么，因為理論說我們達到了無限引力的條件。至于旋轉(zhuǎn)的“克爾黑洞百思特網(wǎng)”，內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，對于一些物質(zhì)的輸入軌跡，原則上，你可以避免與奇點相撞，并可能在你進入后的數(shù)千年或億萬年后，從黑洞中重新出現(xiàn)，或者在某個非常不同的未來時間出現(xiàn)，類似時空穿梭。

而一些更加奇異的理論稱進入黑洞的物質(zhì)會完全重新進入另一個宇宙，但是物理學家現(xiàn)在不相信這種解釋是準確的。問題是，對于由真實物理事件產(chǎn)生的黑洞來說，黑洞內(nèi)部充滿了引力輻射，這使得時空的幾何結(jié)構(gòu)非常不穩(wěn)定，因此基本是不可能的。

但是物質(zhì)到底去了哪里？這一直是宇宙中最令人費解的問題之一；在科學家們假設(shè)黑洞存在之后，這個問題讓他們困惑了好幾年，而且真的沒有辦法去研究它們。就像光被困在黑洞中一樣，X射線和電磁輻射也是如此。然而，幾年后，科學家們發(fā)現(xiàn)間接定位黑洞是有可能的：通過觀察被黑洞重力引起的潮汐應(yīng)力破壞的物質(zhì)發(fā)出的X射線信號。

但是我們?nèi)匀缓茈y知道黑洞另一邊發(fā)生了什么，因為沒有信息可以穿越視界。目前公認的理論是，在每個黑洞的中心附近都有一個“奇點”，即密度也達到無窮大的點。換句話說，所有的質(zhì)量都包含在零體積中。至于黑洞內(nèi)的物質(zhì)發(fā)生了什么，我們只能運用我們的想象力來想象，當然，科學家們已經(jīng)考慮了每一種可能發(fā)生的情況。

所以唯一趨向答案的結(jié)果應(yīng)該是任何穿過視界的物質(zhì)都會向奇點向內(nèi)加速。當它接近它時，它將經(jīng)歷巨大的潮汐壓力。因為奇點包含著巨大的質(zhì)量，離奇點更近的物體的末端所承受的引力要比背向它的那一端要大得多，相當于為質(zhì)量逐漸增加的拉伸，俗稱為“空間分裂”。

落下的質(zhì)量將在有限時間內(nèi)到達奇異點，并在質(zhì)量參考系中成為奇點的一部分。對于外部觀察者來說，由于如此強的引力場的相對論效應(yīng)，情況有所不同。在事件視界之外，時間基本上是凍結(jié)的，所以對于任何一個觀察黑洞的人來說，它內(nèi)部永遠不會發(fā)生任何事情。因此，如果一個物體開始靠近它并掉入水中，它將逐漸減速并變紅（光是紅移的）并且永遠不會穿過地平線。光會越來越紅移，直到它變成紅外線、微波、無線電波等等——直到它完全消失。對于黑洞內(nèi)的任何東西發(fā)生了什么，沒有任何理論，只有假設(shè)。

人們認為，進入黑洞的物質(zhì)會在中心被壓成一個稱為“奇點”的微小點。那是唯一存在物質(zhì)的地方，所以如果一個物體掉進黑洞，它不會像普通恒星那樣撞到表面。一旦到了，就到了?？茖W家們相信，進入黑洞，什么也活不下來。人們有時會說“蟲洞”是通向其他宇宙的門戶，但現(xiàn)在人們認為這些很可能根本不存在。

除此之外，我們只能運用我們百思特網(wǎng)的想象力。物理學家可能會嘗試去確定它在黑洞中心發(fā)生的可能性。