黑洞视界边缘物质进入黑洞内部,粒子速度会不会超过光速?

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我们知道黑洞是一个体积小、质量极大的天体,它的质量足以将时空发生弯曲,因此如果你进入黑洞,你会发现进入了一个神秘的扭曲空间中,并且这个空间没有出口。同时,我们知道时空是一体的,黑洞的质量足以将时间减速,这就造成了不平衡的时间态,如果有一颗恒星被黑洞吞噬了,我们会发现当它逐渐的靠近黑洞后,它变得越来越慢,最终它突然暂停了。

实际上并非是它暂停了,而是黑洞周围的时间流比宇宙其他地区的时间流速更慢,因此我们无法看到黑洞内部的物质的,我们知道黑洞的引力极强,以至于光都无法逃脱,当光子进入黑洞的内部后,如果在黑洞内部存在着物质,那么光子就会和其他粒子发生作用,会形成所谓的反射效应,而这种反射会使光逃离黑洞,但是实际上黑洞的内部什么都没有,而且它的引力极强。

在超强引力的作用下, 粒子会被加速至光速状态,不过这也没用,即使光子的速度再快,它仍然无法逃脱黑洞的吸引,最终被黑洞吞噬掉。目前来看,如果黑洞连光都无法逃脱它的吸引的话,那么宇宙中没有任何东西能够和黑洞抗衡,超强的引力连最坚硬的中子星都会被撕成碎片。即便形成物质的粒子被加速至光速,仍然无法逃脱,因为黑洞的引力太强了,并且它的内部是一个折叠扭曲的多维空间!

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如我们所知,事件视界处的逃逸速度就是光的真空速度。这表明从无限远处坠落的物体到达事件视界时将达到光速。从某种意义上说,这是正确的。所以有任何物质从黑洞外远处到达事件视界时,其构成粒子相对于事件视界的速度应该是非常接近于光速的。就算粒子到达事件视界时已经达到了光速,那么目前也没有任何实证可以说明这些物质粒子进入黑洞内部之后的情况。我们只能靠揣测了:

总之在黑洞的事件视界附近,情况会变得很奇怪。

但正如相对论探讨问题的前提,要探讨粒子的速度,我们必须先选择参照系。

从不随粒子运动的参照系观察

如果你用望远镜远距离观看此事件,你会在眨眼之间看到物体达到光速并消失吗?如果黑洞没有引力,那么答案应该是肯定的。但是,由于黑洞的质量过于巨大,导致了极端的引力时间膨胀,因此你会看到物体坠落到黑洞视界过程的慢动作。实际上,由于黑洞的引力如此巨大使得前述“慢动作”慢得似乎使得朝视界坠落的物体完全停止了运动!但这已经并非该物体的真实状况,因为从该物体发出的光会按指数方式红移,因此它会迅速地变得越来越红(就好像离我们越来越远,但其尺寸却不变),最后从可见光光谱的视线中淡出(你还可以继续追踪微波光谱到短波、长波到最后探测不到……)。但是,如果排除上述“看不到”的技术问题,允许你以继续追踪此物体,那你会发现,根据观测,这个物体永远不会到达事件视界。它只是徘徊在那里,像是冻结在那个无限接近事件视界的位置。

上图:黑洞造成的引力红移。


在随粒子一同运动的参照系中观察

那么,如果你与那个物体(及其构成粒子)一起下落,或者说你就是那颗粒子,情况就不一样了。在这种情况下,你将在自己测定的有限时间内穿过事件世界,似乎并没有什么异常(假设你不被引力撕碎的话)。事件视界在这种情况下没有什么诡异之处。但是,一旦越过事件视界,视界将不再是球形的壳,而将成为过去的一个时刻。但黑洞中心的奇点不再是空间中的位置,而是未来的时刻。也就是说,穿过事件视界之后,你不会觉得是在向一颗球形天体下落,而是在某个广阔的空间中飞行,飞向永远也达到不了的“未来”。

上图:物体掉入黑洞也是蛮复杂的


上图:黑洞的旋转也会造成时空的拖拽现象这使得落入黑洞从外部看变成一个很复杂的事件。(从自己看就没那么复杂——自由落体而已)。


但是您永远不会真正达到相对于任何其它物体的光速。就算你可以接近奇点,那时你的动能会发散,但就算是在那种情况下,你的实际速度也会始终小于光的真空速度,这一点可以由任何可以看到你的观察者(当然事件视界外的观察者没法看到你了)证实。

上图:落入黑洞的第一视角模拟。


一个常见的误解是黑洞奇点具有无穷大的引力,因此会让物体超光速

黑洞或其奇点并不具有“无限质量”,在许多情况下,黑洞的质量并不比任何正常的恒星都大,因为黑洞是恒星在恒星燃烧殆尽后塌缩而成的剩余质量构成的,恒星为此还喷发了一部分质量。

在奇点处,密度会根据广义相对论该渐近地趋向于无穷大。是密度而非质量。

视界后面的另一种现实

很可能,落入黑洞的物体不一定会自己动,它很可能只会自由落体。这跟在地球上自由落体是类似的。无论是在地球上还是在黑洞内,都是时空本身被拖向了天体的质量中心,因此时空携带着不受外力的物体做“自由落体”运动。 但自由落体是永远不可能超光速的。虽然在地球上你可以庆幸地砸到地面,这仅仅是因为地球上的物质太蓬松,不能汇聚到一点形成无穷密度,因此把你的自由落体运动挡住了而已。在黑洞内就没有这种庆幸了,因为你会一直往下自由落体,没谁挡住你或者接住你——实际上你会永久地落入空间的一个无穷小的点,在这种情况下你没办法保持原有的形状,而是会被粉碎挤进这个点,就像黑洞的成因一样,据我们目前所知,没有任何力量可以阻止这个过程,因此就不要侥幸想象你可以保持人肉的原样掉进去了。

上图:掉进黑洞的情形,猜测有两种:左:掉进去被拉长;右,被黑洞的辐射挡在外边,推出去。


  • 想想:一颗恒星和同质量的黑洞,对于远处的天体来说,其引力效应几乎是一样的。


用一个生动的比喻来描述掉入黑洞的情形

想想你正在河上驾船。河流向下游流动,如果你不开动力,那么船将会以与水相同的速度沿被水流冲走,因此船不会相对于水运动。这里,水就代表着时空本身,而船就是前述那个“准备撞黑洞”的物体,时空的流将其牵引向黑洞的中心。只是“河道”越来越陡,“水流”越来越湍急,水速越来越快,最终“瀑布”赫然出现在眼前。而这个时候,你开始打开船的引擎,开始尝试逆流向上游航行。如果船的引擎足够强大,则可以克服水流并向上游行进,这意味着你有足够的“逃逸速度”,可以飞离黑洞的吸引力。

但在某个点上,发动机的推动力可能会刚好补偿水流的速度,这时你的船从岸上看起来就像是停滞不前的。如果船的引擎可以光速为船提供动力,那么你相当于尝试以光速离开黑洞,但即便如此也只能使你徘徊在“瀑布”边的缘(将大概相当于黑洞的“光子球”区域)。但对于站在“河岸”上的外部观察者,却忧心忡忡,因为你必须要一直保持光的速度,才能够呆在那里,但因为光速是船引擎能够提供的最大速度,这使得你永远无法逃离到安全地带,任何微小的波动都可能使你的船落下“瀑布”——即越过了“事件视界”。

当然,你也可以不启动引擎,就这样随着水流落下瀑布,但由于瀑布处引力超强,你的光影会在那里长久地辐射保持着即将落下那一刻的情景,并慢慢变红淡去,但实际上你已经落下去了。而此时下落中的你落入的是一个无底的瀑布。虽然下落速度很快,但你仍然感觉跟之前飘在河流上一样。实际上你就是随着自由落体的时空以光速在下落(光速的自由落体将不再加速也不可能超越光速),因此你将永恒地以光速匀速地“自由落体”直到永远。

上图:落入黑洞的光锥分析。一碰到事件世界,你的未来(脑袋)就会全部陷入黑洞,你的过去(屁股)就还全留在外边。光锥真是个分析时空的好东西。


总结

黑洞视界边缘物质进入黑洞内部,只会自由落体,其构成粒子的速度不会超过光速,顶多就是达到光速,以光速永远向奇点匀速地自由落体。


小宇堂


超光速是一种极限引力,向外推戓向里拉,物体是跟着这种力做牵引运动。宇宙时空超光速膨胀,我们看到的星系团好像在快速远离,但并不是跟着超光速运动,黑洞的引力也是如此,粒子虽然质量太小,但不是单个的,它们是大质量垣星抱团的物质,在黑洞引力的撕扯下做牵引运动,这样,所有的物质运动速度要低于光速。


自然风161212381


现在说什么都是太早都是扯淡,只是我们觉得 科学家扯淡比我们更靠谱些。科学家的相对论,极限近似和极限模糊是不对的,极限不近似不模糊,比如我们单位,从米,分米,CM,毫米,微米,皮米……没认知下一个极限前,我们一直在模糊近似,光速恒定相对的,但不恒定。质量堆叠能量塌缩,到一定数值是完全可以超光速的。我们对黑洞认知只是我们数学极限推理,而黑洞非极限,也分等级,黑洞非黑洞,是有质量,有体积,超大引力大质量天体。我们数学模型是个概念模型,黑洞非概念,自然界所有物质和能量没有极限,而极限是我们相对的概念。黑洞从体积,质量上要分大小,也许密度都会不同,我们不能把黑洞密度一个级别去定义。


紫翼之痕


当然会,正因为超过了光速,才形成 了黑洞。


冬日暖阳223461270


目前为止“光”是人类已知跑的最快的物质。但也仅仅是目前已知,并不代表没有跑的更快的物质!


木橋379


本人对此类无法证明或者证伪的“问题”不感兴趣。

请不要再发邀请。


岷山23


这些问题去和天文专家讨论,反正都是瞎猜,一万年都是在猜,不想把时间浪费在这方面


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楼上的,现在观测已经证实了黑洞的存在。黑洞本身虽然不能发出任何光线,但它对于周围物体、天体的巨大引力依然存在。当周围物质被它强大的引力所吸引而逐渐向黑洞坠落时,就会发射出强大的X射线,形成天空中的X射线源。通过对X射线源的搜索观测,人们就可找到黑洞的踪迹。黑洞的确向外辐射X射线和某些粒子,这些射线和粒子之所以能出来,是因为它们的发射处在黑洞的视界以外,只有在视界以内的物质才不能逃出黑洞,在视界以外的物质可以随便溜达。如果光在黑洞的视界以外传播,黑洞也没有办法把它吸收。黑洞辐射的X射线是电磁波,以光速运行;其他粒子速度低于光速。这些物质都携带着能量,所以不可能超光速。 ------------- 如果我回答对你有帮助,请关注我一下。或有其他问题也可以关注我,给我发私信


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