白小金
黑洞就像我国神话传说中的饕餮怪兽,它只吃不吐,无论是任何物质,只要到了黑洞的附近就会被它吸引,进而被它吃掉,就连一秒钟就能飞跑30万公里的光子,只要走进黑洞的视觉边界就别想再逃一出来,只能被其强大的引力场捕获而葬身于此。
宇宙中所有的黑洞都在不断的吸食物质,比如我们的银河系中心黑洞,大约一千年左右时间就会吃掉一个太阳,那么被黑洞吃掉的物资到底去了哪里呢?其实准确来说还没有谁知道具体情况,因为关于黑洞中的世界,我们还一无所知。
如果一般认为被黑洞吃掉的物质,基本上会永远留存在黑洞中,虽然黑洞都有霍金辐射的蒸发现象,但是这种现象使黑洞损失的物质极其微弱,大质量黑洞经历万亿年时间也不会被蒸发掉。另外随着黑洞不断的吸食物质,它的质量也会不断的增大,这也说明进入黑洞的物质已经留存在黑洞之中。
那么这些物质都留存到了哪里呢?这个问题实际上就是讨论黑洞里面到底是什么样的景象了。一般认为黑洞的最深处有着一个汇集黑洞绝大多数物质和能量的奇点,它才是黑洞的真正实体,而我们所看到的黑洞,不过只是黑洞的视界体积,其实黑洞的视界体积是虚无的,奇点才是真实的,但是奇点到底是什么样子,没有人清楚。
黑洞中的物质也不同于我们所看到的物质,因为他的巨大引力将中子都压碎了,至少会压缩成夸克态。
如果你身处黑洞之中,集合了绝大多数物质和能量的奇点是不是会很明亮呢?这么想的话就错了,因为所有的物质都会以光速射向奇点,而奇点却不会向外发射物质,因此当我们看向奇点的时候是漆黑一片,看向黑洞的外围时,由于光粒子等不断涌入,所以会是一片光明。
科普大世界
理论上,黑洞不像地球和太阳这样由原子组成的实体,也不像白矮星和中子星这样由简并物质组成的实体,黑洞是一种被极度弯曲的空无空间,在其中心有一个体积无限小的奇点,那里是黑洞的质量之源。之所以会形成黑洞这样的特殊天体,主要是因为大质量恒星的引力坍缩作用太强,在没有核聚变产生的辐射压支撑之后,它的重力强大到可以把原子中的亚原子粒子压碎,从而无法维持实体物质的存在。最终,这些物质都被挤入奇点中。
根据广义相对论的预言,黑洞内部的时间和空间坐标是相反的,时间流逝的方向指向中心的奇点。这意味着任何被黑洞吸收的物体都会不可避免地到达奇点,从而使黑洞的质量增加。
由于时间膨胀效应,在黑洞强引力场周围,物体在靠近黑洞的过程中将会出现奇特的现象。在物体下落过程中,外部观察者会看到物体的下落的速度变得越来越慢。直到它们到达黑洞的表面,物体看起来就会静止在那里,然后在无限的时间之后红移消失。不过,这种现象是参照系不同所引起的。对于物体本身,它们是实实在在地穿过黑洞表面,最终到达奇点,而不会静止在黑洞表面。
此外,如果黑洞是质量较小的恒星级黑洞,那么,物体将会在穿过黑洞表面之前被潮汐力撕碎成原子。而如果黑洞是质量较大的超大质量黑洞,那么,物体可以顺利穿过黑洞表面,但在靠近奇点时也会被潮汐力撕碎。但不管如何,物体都无法保持物质形态,最终的归宿都是黑洞的奇点。
火星一号
被黑洞吸走的东西,都进入到黑洞内部的奇点了。而且,物质结构被全部撕裂,大部分的粒子物理的守恒量都被破坏了。比如,重子数在黑洞内部就不守恒。你丢一个质子进黑洞,黑洞里不会多一个质子,而是把物质结构转为了时空结构。而且,这些被黑洞吸收的东西,最后大部分的信息都丢失,只剩下它的质量与电荷,以及角动量这三个参数遗留下来。比如你丢一个美女进入黑洞,黑洞不会记得这个美女的相貌——所以在这个意义上,黑洞吸收物质是一个信息丢失的过程。
当然,也有一些科学家认为黑洞吸收物质的时候,信息没有丢失,而是把信息存在黑洞的表面了——黑洞的表面有熵,也有信息。这是一个很奇特的想法,现在还不能证明这个想法到底对不对。因为我们现在还没有能力操纵一个黑洞,对它做实验。
黑洞在吸收物质的时候,在进入事件视界之前,还会发出引力波。所以,你提出的问题还应该考虑前期的引力波效应。
潇轩
我们印象中的黑洞,拥有着非常强大的引力,强大到可以把靠近它的所有物质都吸引进去,连光线也无法逃脱。在黑洞中那个奇点,是一个体积无限小,密度无限大,引力无限大,时空曲率也无限大的点。那么,当物质通过黑洞的视界落入那个“点”后,会发生什么呢?
关于这个问题,现在的物理学还无法给出一个确切的答案,因为在视界之后的世界中,其物理规律和我们的世界是不同的,在这里会发生什么事?是通往另外一个宇宙?还是一片空白归于虚无?还是像《星际穿越》那样跑到一个书架的背面在时间轴上跳跃?现在还没有有人能解释。
但在这种“只吃不吐”的状态下,黑洞的质量只会不断的增加,但是现代物理学告诉我们,黑洞的事件视界表面面积与它黑洞的质量是成正比的,所以随着质量的增加视界表面面积也只能跟着增加,不能减少。但这似乎违背了热力学第二定律,因为,当物体落入黑洞后,它们的熵就会由此消失(所有关于这个物体的信息都不在存在),那么宇宙作为一个孤立系统,其中的熵就会减少。所以人们相信黑洞不会像貔貅那样只吃不吐的,必然会以某种方式释放出一些东西出来。斯蒂芬·威廉·霍金先生的成就——霍金辐射假说就是这么来的。引用一下网上的解释:
在黑洞外产生的虚粒子对,其中一个被吸引进去,而另一个逃逸的情况下。如果那个逃逸的粒子获得了能量,那么就不需要跟其相反的粒子湮灭,它可以逃逸到无限远。外界看起来就像黑洞在发射粒子一样。这个猜想中的辐射被称为“霍金辐射”。由于粒子是向外带去能量,所以它是吸收了一部分黑洞的能量,这样黑洞的质量也会渐渐变小,消失;同时它也向外带去信息,所以并不违反信息定律。
所以可以说黑洞并不是完全“黑”的。霍金辐射能够让黑洞失去质量,在黑洞演化的历史中,当黑洞损失的质量大于它增加的质量时,那么黑洞就会慢慢变小直到最终消失,即黑洞蒸发了。自然,落入黑洞那些物质也会随着黑洞的蒸发而完全的消失。
黑洞蒸发的速度与它的质量成反比,也就是说,质量越大的黑洞蒸发的速度越慢,一般大质量恒星死亡产生的黑洞寿命大约为10^66年,而一些星系中心那些超大质量黑洞(100万—100亿倍太阳质量)则可以存在10^90年以上(这是个超级大的数字),真正意义上的与天地同寿。
当然,还有一些观点认为黑洞是通往另一个世界的入口,进入黑洞后,会从“白洞”出来,到达另一个宇宙。但“白洞”目前还仅仅是一种理论模型,尚未被任何观测所证实。所以这种假说还是在科幻电影上看看比较好。这里就不详细讨论了。
最后啰嗦一点,关于黑洞内的引力奇点,以目前所知的物理定律是不适用的,包括那里的时间与空间。没人知道黑洞内部究竟发生了什么,我们只能从外界系统的看黑洞,可以观测的信息是黑洞吸入物质,霍金辐射,与之对应的是黑洞的质量,事件视界面积增加,减少以致最终消失。
清明的星空
“黑洞” 我们会经常见到这个名词。但很多朋友都不知道到底什么是黑洞。我就用最通俗的比喻来解释一下什么是黑洞。(超清图片)
其实黑洞不是黑的。不知道是什么颜色,因为光线都会被它吸引过去。根据万有引力定律。我们知道质量越大的物体引里就会越大。
假如有一个物体比沙子还要小。但它的质量比太阳还要大,密度也特别高。那么就会形成黑洞。最简单通俗的解释勿怪。
被黑洞吸走的东西去哪里了?目前我们只能靠猜测,黑洞里面到底有什么?现在我们还只能靠推理。(因为不单是被黑洞吸走的物体)
我们现在的科技是很发达了,但面对浩大的宇宙,实在是太微不足道了。等地球上未来的人类迎来下一次或n次科技大爆炸之后或许能解开这个对他们来说微不足道,路人皆知我们却苦苦求索的难题吧!那要多少年之后呢?反正我们这一代是不会看到了。不过时间会很短,但这是对宇宙来说。也许永远不会有。
翡扇酒店Mir高
答:目前的物理理论,还不足以精确描述黑洞奇点的性质,所以没有确切的答案,但是有一些猜想仅供参考。
黑洞猜想
一、落入奇点
这是目前关于黑洞的主流观点,物质被黑洞吞噬之后,落入奇点,而奇点是当前理论下,密度发散的事物。
在奇点处,时空曲率几近无穷大,引力无穷大,密度无穷大,体积无限小,吸入的物质被压缩到奇点。
比较严谨且保守的看法是:黑洞奇点是当前已知理论无法描述的事物,在当前理论下会得到发散的结果,实质是当前理论的局限性导致。
就如万有引力在距离接近零时,引力无穷大,而实际上并不是,这是万有引力的局限性。而黑洞奇点,就是当前已知物理论局限性的体现。
二、进入另外一个宇宙
或者说平行宇宙、其他维度的宇宙,在超弦理论中,暗示还存在蜷缩的六维空间,而黑洞奇点的时空曲率无穷大,有可能把其他维度延展开来。
比如电影《星际穿越》里,男主库珀进入卡冈图雅黑洞后,就进入了四维空间,该情景是非常大胆的科学幻想,至于严谨的理论依据,目前并没有!
三、虫洞入口
猜想三:黑洞是虫洞的入口,白洞是虫洞的出口。
虫洞又叫做爱因斯坦-罗森桥,因为在相对论中,空间是可以弯曲的,从而有可能形成跨时空的虫洞,这是爱因斯坦在1930的的预言。
可惜,目前为止,关于虫洞在科学上没有任何发现,仅仅是一个猜想而已。
而且就算虫洞真的存在,黑洞也不一定就是虫洞的入口,把黑洞看成虫洞的入口,仅仅目前某些人的脑洞大开而已,可能性不高。
理由:因为黑洞吸入的物质,会使黑洞增加同等的质量,如果黑洞是虫洞的入口,那么这些物质一定时间后,必定会从白洞出来,那是不是意味着黑洞质量的减少呢?
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艾伯史密斯
君山自在游
吸走的东西,该吐出来的还是得吐出来。由于霍金辐射,黑洞会向外辐射能量,质量在一定范围内的黑洞,正在自行蒸发消失。(不是说连光都跑不出来吗?怎么还能有辐射?下文有回答)
可能大部分朋友对于黑洞的印象就是一个——“只进不出”,永远吃不饱,这个观点在上世纪七十年代左右,还是成立的。但是到了1974年,霍金自己提出了一个理论,他认为黑洞也会向外“吐”
不过这个想法并不是霍金先想到的,在此之前,贝肯斯坦将热力学的熵和黑洞表面积联系到一起。当时霍金是反对这个想法的,如果说表面积和熵有关,那么就说明黑洞存在温度,于是黑洞就会发出辐射,但黑洞是只进不出的,怎么可能会有辐射呢?
但是到了1974年,霍金考虑了量子效应之后,发现或许黑洞真的有辐射。
简单来讲,由于真空涨落的存在,黑洞附近产生的虚粒子对会受到弯曲时空的影响(也就是引力)——①可能这对粒子会被全吸进去;②或者其中一个被吸进去。
如果全吸进去,倒是没什么影响;重点是只有一个被吸进去呢?由于虚粒子对被分开,两者就不能相互湮灭,所以就得成为实粒子存在于宇宙,而唯一的可能是——虚反粒子在里面形成是实反粒子(被黑洞吸收,减少了黑洞质量),而实正粒子存在于外部空间。
这一过程如同黑洞减少了自身质量,而向外“吐”出质量。
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赛先生科普
进入黑洞后的东西只有一个去处——黑洞奇点。
由于黑洞内时空的奇异性,黑洞里时空互换了,“东西”会从沿空间方向落向奇点变成沿着时间方向落向奇点,这时的奇点是时间的终点。但是实际上没有任何“东西”能真的掉进奇点里,由于奇点附近极度的时空弯曲,没有任何已知物质形式能够继续存在,“东西”将在下落中渐渐分解并最终在落入奇点前化为一缕极度弯曲的时空。
与我们以前所以为的很不相同,奇点里实际上什么东西都没有,只有弯曲的时空,除了弯曲就什么都没有了┐(´-`)┌
图中的奇点并不是一个物质点,而是一个弯曲时空的几何点,由于弯曲时空里蕴含着能量,所以其实也可理解成一个能量点。
星宇飘零2099
这个问题无疑是诸多科幻迷最感兴趣的内容。抛开旧有常规观点,有科学家提出的最新看法是:你将失去过去,并拥有无限未来,“永远活着”。
无论克里斯托弗·诺兰执导的科幻电影《星际穿越》,还是刘慈欣执笔的科幻小说《三体》,我们在无数作品中都或多或少地接触过黑洞。如果有人掉进黑洞,他将永远被吞噬?还是能够穿越时空,前往久远的过去或者神秘的未来?
当今大多数物理学家都会告诉你,如果掉进黑洞,你的身体会被撕成碎片。
不过,已经有学者提出了新的看法,挑战了旧有理论。来自加利福尼亚大学伯克利分校的数学家皮特·欣茨认为,宇宙中可能存在着能够让人活下去的黑洞。只是,你可能会陷入奇怪的现实世界。
这些黑洞会破坏你过去的生活,并把你抛到一个充满无限可能的未来的平行世界。
之所以会这样,是因为另一个世界中的宇宙不会受我们的因果规律支配。
研究人员表示,这样的结果就是,你可以“永远活着”。
皮特是在计算一个电荷进入特定类型黑洞的结果时发现了这个问题。
在现实世界中,你的过去决定了你的未来,而这个决定论支配着物理定律。
这意味着宇宙的自然规律不允许存在超过一个可能的未来。
如果有科学家确切地知道宇宙是如何开始的,那么在理论上,他们就可以计算出在剩下的所有时间和空间中将会发生什么。
皮特博士发现,对于被称为“莱斯纳-诺德斯特洛姆度规(Reissner-Nordstrm-de Sitter)”的黑洞,这种决定论并不适用。
如果太空旅行者能够冒险进入这种相对温和的黑洞,他们有可能会幸存下来。
这会让他们从我们的确定性世界步入一个非确定性的黑洞,从理论上讲,他们可能会从另一端出来。
如果他们能够避开黑洞内无限密集的奇点,他们可能会有幸出现在另一边的另一个宇宙中。
接下来会发生什么?谁也不知道。因为在非确定性的宇宙中,因果关系已经不存在了。
任何事物的一切结果都可能会同时存在。
这种奇怪的现象是爱因斯坦广义相对论所描述的一个怪事。在过去的一个世纪里,科学家们一直以广义相对论为标准模型来解释引力作用。
加拿大滑铁卢大学物理与应用数学教授罗伯特·麦恩曾说,在物理学中,初始条件和物理定律通常应该能完全确定任何物理系统中会发生什么事情。
“然而广义相对论并不具备这个特征,即使你了解整个宇宙中物质和能量的初始分布,广义相对论的方程一般也无法预测时空的整个未来。”
皮特教授研究的是一种特定类型的非旋转黑洞,它们的视界内有一个所谓的柯西视界。
柯西视界可以说是决定论崩溃的地方,过去不再决定未来。
物理学家们认为,没有观察者能够穿越柯西视界点,因为他们都会被毁灭。
有观点认为,随着观察者接近柯西视界,时间会变慢,因为时钟在强引力场中会变慢。
光、引力波以及任何其他接触到黑洞的物体都不可避免地向柯西视界倾斜,观察者也会向内部坠落,并最终将看到所有这些能量同时飞驰其中。
实际上,黑洞在宇宙的整个生命周期中所看到的所有能量都将同时冲击柯西视界,并使任何接近的观测者永久地覆灭。
不过,皮特博士在计算中发现,Reissner-Nordstrm-de Sitter黑洞可能是这种规则的一个例外。
他表示:“没有哪个物理学家会进入黑洞去测量它,所以这是一个数学问题。但从这个角度来看,这使爱因斯坦的方程式在数学层面上更为有趣。这是一个只能从数学上研究的问题,但它具有物理的,甚至是哲学上的意义,这实在是件很酷的事情。爱因斯坦方程的一些精确解是非常平滑的,没有纽结,一切都完美地表现在这个柯西视界之外。一旦跨越那个界限,一切就都不好说了。”
皮特博士的计算之所以成立,是因为宇宙正在以越来越快的速度扩张。
尽管时空越来越分散,但黑洞另一边的宇宙大部分都根本不会受到影响。
能量的传播速度无法超过光速,因此只有黑洞可观测视界内的物质和能量才能在其整个生命周期内被吸收。
在这种情况下,宇宙的膨胀将抵消由黑洞内部时间膨胀引起的放大效应,这种放大会导致所有的事情一股脑地涌向观察者。
对于某些情况,例如在Reissner-Nordstrm-de Sitter黑洞中,这种时空的拉伸将完全消除时间膨胀,从而使旅行者能够毫发无损地通过。