如果一个人在黑洞中过了一小时,那么地球上过了多久?

早又是中秋佳节


答:对于这个问题没有确定的数字答案,地球上可能经过千年沧海桑田,但是可能黑洞中那个人一秒钟都没经历过。


黑洞是广义相对论中的特殊天体,本体中涉及的主要理论也是广义相对论的时间膨胀效应。与狭义相对论不同的是,这里是因为引力(或者是时空弯曲)导致的时间流逝速度变慢。以下是广义相对论的时间膨胀公式:


如果真的有这样一个人奔着黑洞而去,那么他会在逐渐接近黑洞的过程中被巨大的引力拉扯,吞噬分解成粒子。当这堆粒子接触到黑洞视界的那一刻,预示着它的时间的停止,也就是说时间对于这堆粒子来说已经不存在了,地球的时间对于它来说是飞逝,可能像看电影一样的快进,所以开头说这个人在黑洞里待不了一个小时,因为时间停止流逝了不存在了,在我们眼中他就是永生了。但是对于他自己来说并不会有时间静止的意识。


关于黑洞巨大的引力导致的时间膨胀效应,在《星际穿越》中出现过,男主角去绕黑洞公转的行星执行任务,在回来的时候给他的黑人伙伴头发都白了。这就是引力导致的时间膨胀效应,我们在生活中能接触到的就是平常用的导航,导航卫星就需要计算出膨胀时间的差值再调整。


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科学黑洞


理论上,如果人在黑洞之中,他所经历的时间会出现非常奇特的变化。根据广义相对论,引力会导致时间膨胀效应,在引力场越强的地方,时间相对过得越慢。例如,由于地心引力的作用,地球表面的时钟走得要比无穷远的时钟更慢,每年会变慢大约22毫秒。由于地球引力场还不够强大,不足以造成明显的引力时间膨胀效应,但黑洞就不一样了。

黑洞没有实体,物质都在中心的奇点中,这个奇点被强烈弯曲的时空所覆盖。在距离黑洞表面越近的地方,引力场将会大幅增强,而引力时间膨胀效应也会变得非常显著。越靠近黑洞表面,那里的时间会比地球上过得越慢。在电影《星际穿越》中,由于米勒行星足够靠近黑洞,使得那里的时间过一小时,而地球上要过7年。

当到达黑洞表面之后,那里的时间流逝速率趋于停止。那里的时间哪怕是过一分钟,地球上或者说黑洞外部的时间将会过去无穷久的时间。这意味着如果有人落向黑洞,远处的观察者永远也不会看到那个人穿过黑洞表面,他会看到那个人永远停滞在黑洞表面。随着时间的推移,落入黑洞的人发出的图像将会发生红移,直至无穷久时间后消失。

而到了黑洞内部,由于黑洞极端扭曲时间和空间,使得时间和空间的坐标发生互换。在距离奇点“相同距离”的地方不再表示相同距离,而是表示相同时间。黑洞里面的时间具有方向性,并且是指向奇点。由于时间会向前流逝,所以从某种意义上来说,时间把进入黑洞的人拉向了时间的终点——奇点。


火星一号


这个真的很难衡量,但在黑洞里“天上一日,人间一年”真的不假,甚至还要夸张的很多很多。

很多人会奇怪,为什么黑洞中时间会变慢?

我们知道,黑洞是可以让时空弯曲的,在黑洞里,这种弯曲更是到了“变态”级别:拉弯拉长,毫无底线。

我们认知意义上的一条1米长的直线,在黑洞,这条直线依然是直线,但此时你如果站在黑洞之外能看到,那这条直线“弯”了,甚至在可能完成了一个圈圈。而且更奇怪的是,这条1米的直线,可能已经扯得有10米长了。

看懂了这个,你就知道,为什么光速没变,却再也逃不出黑洞了。

话回正题,这种时空扭曲又跟时间变慢有什么关系呢?

黑洞将原来的时空拉“长”,如果按照爱因斯坦的说法,真空光速不变。此时,光在黑洞中需要花更多的时间,才能走过原来的距离,你看,时间真的变慢了,如果这个距离被无限拉长,时间就被拉得接近于永恒。

这就是引力对时间产生的影响。

实际上我们的地球对时空也有弯曲效应,但这种效应十分的微小,比如说,国际空间站上的时间实际上比地球表面时间是慢一点的,一百年的时间可能要慢0.9秒的样子。

所以,在电影《星际穿越》中,库伯从“黑洞”中转了一圈回来之后,自己的女儿已经垂垂老矣的情况,完全是符合科学原理的。

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科学重口味


不用等一小时当这个可怜人在到达黑洞边界的那一刻,时间就已永恒。无论他自身是过了一秒还是一分钟,外部世界早已流逝无穷久的时间

其实这个提问就是典型的广义相对论问题

爱因斯坦将时空几何化,黑洞作为一种极端天体,它周边的时空极度弯曲,弯曲到连光也逃不出,当然了这个周边也是有范围的,我们将其称为事件视界

对于最简单的史瓦西黑洞,我们有公式可以计算这个时间膨胀程度:

其中r就是离黑洞中心的距离,可以发现r越小,时间数值越小。直到r等于事件视界的半径,此时时间已经变为零,也就是开头那段描述的场景。

当然了,人是不可能安然越过事件视界的,强大的潮汐力早就将其销毁。额外说一句:在相对论的框架下,对于事件视界内部的情况,我们是无法得知的

,因为连光都无法逃脱。

期待您的点评和关注哦!


赛先生科普


答:你在黑洞中的一秒钟,外面可能已是沧海桑田,就如《三体》中,程心掉入死线的十六天,外面已经过了一千八百九十万年。


这就是相对论无情的地方,对于史瓦西黑洞,视界外的时间流逝,可以由以下近似公式进行估算:


我们就假设太阳质量大的黑洞,太阳的史瓦西半径为2952米。

然后在距离视界10米的地方(视界外):

Δt≈0.058Δt’;

然后随着接近视界,相对于外面的时间将逐渐减慢,在视界处的时间接近于停止。



最终还是会穿越视界,一旦穿越了视界,里面的情况就和外面完全不一样了。


广义相对论描述到:视界内,四维时空被极度扭曲,空间纬度被无限挤压,里面的物质不是被引力推向奇点,而是被时间推向奇点,视界指向奇点的方向,正是“时间之矢”,奇点的时间趋向于无穷远的未来。黑洞内的一小时,可能是地球上的1万年,一千万年,一百亿年,甚至更长。



所以,谈论黑洞内部的时间,意义不大!起码在目前的理论体系下,我们还没有能力去讨论黑洞内部的情况,这个发散时间的结果,很让人难受。


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艾伯史密斯


这个问题需要有一定的前提,黑洞的引力,还有距离黑洞到底有多远。提问者的问题表达看起来有些不严谨,没有人知道在黑洞中会发生什么,那里的一切都完全颠覆了我们熟知的大自然法则!

根据爱因斯坦的广义相对论,强大的引力场会让时间变慢。黑洞边缘存在着“事件视界”,一旦越过事件视界,一切的一切都再也无法逃脱,包括光线和信息也逃不掉!

理论上,越是靠近事件视界,事件流逝的就越慢,当到达这个界线时,时间戛然而止,一切都永恒静止!

不过,这里强调一下,所谓的时间停止只是外界看到的情景,比如甲在远处观看乙靠近事件视界的过程,当乙到达时间视界时,甲会看到乙的时间停止了,但乙本人感受到的时间流逝速度并没有变化!时间变慢只是相对的!

所以说,如果你在黑洞附近溜达一圈,然后再回到地球,你会发现的父母或早已不在人间,你儿时的玩伴早已变成老头!这一点在科幻电影《星际穿越》中提现的淋漓尽致!

当然,如果你在黑洞附近停留一小时,地球上的时间究竟过去多久呢?这取决于你距离黑洞事件视界的远近。如果你无限靠近事件视界,而假设这时的你能看到地球上发生的一切,你会看到地球上发生的事就像是在“快进中的电影画面”一样,在你眼前飞速上演着!


宇宙探索


如果一个人在黑洞中过了一小时,那么地球上过了多久?

这是一个比较好玩的问题,为满足各位好奇心,咱们就不把尚未进入视界前这个人就早已黑洞超强的引力撕裂成原子状态这个残酷的事实告诉大家了....假设有一个极为坚固的外壳将者个人保护并且在视界内可以重新逃逸出来,要不然这个假设就不成立了!

如果真的能在黑洞中呆上一会,也许地球已经沧桑巨变,连文明都有可能已经改换门庭了,甚至宇宙都已经不在了!黑洞视界内是一种非常奇特的存在,所有的对于三维空间的除了质量、电荷与角动量等这些描述之外,至于时间则是“不存在的”,也许我们难以理解这种模式,在这里必须引入广义相对论里引力与时间的关系:

在黑洞内观测者所在位置与史瓦希半径是一致的,那么上图的公式中t0将毫无疑问的得出时间为0,对于外部观测者来说,他已经永生了....

因此无论他在黑洞中呆多久,对于外部观测者来说都是一样的,外部观测者也许永远都等不到他出来的那一刻!


星辰大海路上的种花家


由于黑洞缺乏足够的实测数据,我只能通过间接估算,给出我对黑洞的理解。

黑洞有超大质量,可推想其平均质量密度ρh约为太阳1400kg/m³的400万倍,即560万吨/米³,写成ρh=5.6e9kg/m³。

现在估计中子n的质量密度。可求得中子半径Rn=2.1e-16m,比电子半径Re=2.82e-15m小10倍,这里只关心数量级关系。

中子体积Vn=(4/3)πRn³=3.9e-47m³,其质量Mn=1.73e-27kg,由此得中子密度ρn=Mn/Vn=1.73e-27/3.9e-47=4.4e19kg/m³。

再来估计黑洞的体积Vh。已知银河系黑洞的质密ρh=5.6e9kg/m³,而质量Mh=8e36kg,故其体积Vh=Mh/ρh=8e36/5.6e9=1.4e27m³。

求半径按Rh³=1.4e27/(0.75π)=600e24,得黑洞的半径Rh=8.4e5km=84万千米,比太阳半径约69万千米,大不了多少。

氢原子体积=(4/3)π(5.3e-11)³=6.2e-31m³,密度ρH=1.73e-27/6.2e-31=2.8e3kg/m³。

黑洞的质密ρh=5.6e9kg/m³,比氢原子密度大200万倍,比中子质密4.4e19小10个数量级。黑洞内部物质不可能是中子汤(soup)。

最后给出我的看法:黑洞内部不一定都是中子,不排除:核外电子轨道缩小1万倍,电子绕核速度加快,从常规0.001c加速到0.1~0.9c。

良心警示:绝对空间参照系是唯一可靠的物理公理,质能转换方程的推导错在偷换参照系而违背同一律(请反思推导过程),引力场方程的推导错在否定宇宙真空场(即宇宙常数项)。时空弯曲论与物理定律失效论,无法证实,纯属胡扯。











原道童子


目前为止,一切与黑洞相关的“时空”言论都是通过“光”来进行假设与猜想。

但往往忽略了光通过肉眼映射的画面在这种问题是最存在欺骗性的。

所有的科学家、科幻小说等等等等,把这一切都虚构的很完美,但都不约而同的用了与“光”相关的证据来证明。

首先,时间是什么?

时间就是时间,是用来记录过程发生的测量工具。

而光是什么?光速又是什么?

我想这两种大家经过九年义务教育都基本可以回答得上来。

那么,当光以“年”的时间单位以光速三者结合在一起,诞生了一种新的距离单位,叫做光年。

但如果分开来说,两者有必要的联系吗?

首先,我们应该确认一点:

物体接近光速运动会产生“钟慢”和“尺缩”的效应,以光速运动会出现“钟停”和“尺消”的效应,而超光速则会发生“钟倒”和“尺胀”的效应。

简单来说:

如果我们以光速运动,看到的就会一直是一个时刻的光,自身感觉好象时间停止了,其实时间还是照常流逝。如果超光速运动,就可以追上以前发出的光,从而看到从前的东西。但这只是一个视效应,是主观感觉,而不是客观事实。即便我们通过超光速运动看到了以前,这也只不过是看见从前,不是回到从前,我们不可能对看到的以前的一切作任何改变。

时间是一根单向轴,不能倒转也不能停滞。

再通过“科学”来解析:

光是物质,时间是生物都普遍存在的一种概念。

两者根本就不是同一个东西。

于是,凭什么说仅仅只是因为我们通过肉眼看到了光被黑洞扭曲了,就证明时间被扭曲了?


鹿与红茶


在靠近黑洞时,由于这个人穿得是宇宙超级无敌铠甲,所以没有被黑洞无可匹敌的引力给拉成面条状,这时,这个人慢慢的向着黑洞方向靠近。

这个人会看到黑洞的吸积过程,黑洞聚拢着周围的气体或者物质,这个过程中释放出大量的高温辐射,这就要求这个人的铠甲不仅要坚固无比,还得耐高温、耐辐射。

快要接近黑洞的事件边界了,黑洞是没有实体的,这个事件边界内的区域,都可以称它为黑洞,只要一步踏进去,就别想出来了,就连这个宇宙中跑得最快的光都不行。

这个人的铠甲正在承受着无与伦比的压力,头部与脚部的重力差异越来越大,极力的想抗衡着引力把这个人拉成意大利面条,同时吧,铠甲还得承受着大量的X射线,有人说在真正进入黑洞内部时会经过一个“火墙”,这个火墙会把一切进入其中的物质烤得“焦焦的”。

这个人凭借着无与伦比的铠甲终于跨过了事件边界,进入到黑洞视界内部,此时,他透过黑洞边界向外界看,如果他可以看到的话,那么他将看到的景象就像他的铠甲一样,是无与伦比的震撼。

外面的事物,外面的一切飞速的演化着,恒星刚刚诞生,就已经快要毁灭了,就像在看一部被放快了无数倍的电影一样,很快的就看到了宇宙的结局,此刻,这个人才明白,他的这一刻便是永恒,而对于外面的世界来讲,便是沧海桑田。


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