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被黑洞吸走的东西去哪里了呢?

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。

虽然没有准确的答案,好在黑洞还有质量,电荷,以及角动量这三个参数供我们研究,让我们可以依据当前现有的理论进行推测,当一个物体落入黑洞后,在跌入奇点的过程中,这个物体会因为具有体积,使得前后受到的引力大小是不同的,而且越靠近中心引力差越大,导致物体会被不断拉长,也可以称之为面条化,在无限靠近奇点的时刻,物体会完全失去体积,也就是失去维度并不可逆地消失于奇点。

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。

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