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天文在线 还是彻底消失？黑洞的另一面究竟有什么在等着我们！，是跳出时空( 二 )


这就是我们的黑洞模型 。 随着我们对它们的了解越来越多 ， 它可能也很可能会改变 。
我特别着迷于裸奇点的可能性 ， 但这是另一天的话题 。
答：黑洞是人类已知的最奇怪的现象之一 。 据我们所知 ， 这是一次单程旅行 。 这都是由于黑洞的巨大引力 。
根据广义相对论 ， 我们知道时空是由于引力而发生弯曲的 。 这意味着穿越时空的路径看起来也是弯曲的 。 所以当我们在望远镜里看到这样的东西时：
…实际上 ， 我们看到光在物体周围弯曲的时空中传播 ， 就像这样：
其实这和透过酒杯脚看星图没什么两样 。
黑洞有很大的引力 ， 所以它们会使时空弯曲很多 。 事实上 ， 你可以看到黑洞后面 ，
在洞的另一边 ， 你在洞上面看到的是吸积盘的顶部；相反 ， 在洞的下面 ， 你可以看到同一个吸积盘的底面 。
巨大的暗斑实际上不是洞本身 ， 甚至不是视界 ， 而是黑洞的影子 ， 更确切地说是光子球 。 黑洞半径上的轨道速度就是光速 ， 在那里 ， 光子可以停留在黑洞周围的轨道上 。 那就是光子球 ， 或者说阴影 。
天文在线 还是彻底消失？黑洞的另一面究竟有什么在等着我们！，是跳出时空
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图解：黑洞喷流产生于视界之外 ， 而不是黑洞本身 。 当黑洞把物质拉向它时 ， 物质就会失去能量 。 这种能量有助于为喷气式飞机提供动力 。 图源：astronomy
任何从外部穿过光子球体的光子除了在黑洞内部没有其他路径 。 不过 ， 从光子球内部发出的光子有可能伸出 。
至于其他粒子 ， 比如像你一样的粒子 ， 对不起 ， 你也注定了没有其他路径可走 。
但我们还没说完 。 还有另一个边界 ， 视界 ， 它对时空的弯曲程度甚至更大 ， 事实上 ， 从黑洞内部到外部没有类似光的路径 。
我的意思是什么？如果假设时空只是空间的两个维度 ， 而空间的一个维度是向上的 ， 你会得到这样的结果：
我们这样做 ， 是因为我们生活在一个三维的宇宙中 ， 很难表示甚至想象出四维时空 ， 所以我们把三维空间“压缩”到一个二维平面上（在这种情况下 ， 将二维空间+1维时间投影到二维平板液晶显示器上） 。
天文在线 还是彻底消失？黑洞的另一面究竟有什么在等着我们！，是跳出时空
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图解：过去和未来的光锥模型 。 图源：impremedia
过去的光锥是所有的时空 ， 光可以从过去到达你 ， 例如遥远的恒星 。 在过去的光锥之外的任何光都没有时间到达我们这里 。
未来的光锥是所有来自你的光可以到达的时空 。 光锥之外的任何物体都看不见我们 ， 因为我们的光还没有到达它们 。
重力的作用是使光锥倾斜 ， 就像这样：
这个圆柱就是视界（圆柱中间的线是黑洞的奇点） 。 在事件视界之外 ， 未来的光锥倾斜得太厉害 ， 以至于它们不能再从重力源向外走 。 这里没有出路！地心引力使时空扭曲得如此之大 ， 以至于只有这样才能通向中间 。
那对你来说意味着什么？好吧 ， 还记得没有什么比光速快的了吗？你也一样 。 所以 ， 所有这些边界都是运动最快的物体的最大有效半径 。 如果你走得比光慢——这是因为你有质量——那些未来的光锥会更窄 ， 更容易在通往奇点的单程旅途中倾斜 。 所以对你来说 ， “无路可走”区域的开始时间比光早得多 。
所以这并不是说重力比光速快 ， 而是时空被重力过度弯曲 ， 没有出路 。 也就是说你消失了 。
除了你消失了 ， 量子力学的一个核心假设是信息——就像你的量子态——不能消失 。 这导致了斯蒂芬·霍金和伦纳德·苏斯金德之间的一场著名的博弈 ， 在这场博弈中 ， 霍金输了 。
相反 ， 苏斯金德建议从外部角度看 ， 你永远不会真正到达视界 。 时空被视界扭曲 ， 这意味着时间也被扭曲并拖到无穷远 。 所以从我们的角度来看 ， 你不会掉进洞里 。 相反 ， 你下降得越来越慢 ， 并产生红移现象 ， 所以你看起来越来越红 ， 直到你的形象消失在微波和无线电波中 。 如果我们能看到那些更长的波长 ， 你就会被困在视界上 。 你们的信息不会离开宇宙 ， 但会永远像全息图一样被印在视界的二维表面上 。


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