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人如果落入黑洞会是什么结果?会有什么感觉?_科技频

发布日期:2020-07-17 03:20   来源:未知   阅读:

要讨论人体进入黑洞的过程是什么感觉之前,要先确定是什么样的黑洞,因为不同的黑洞,人体进入的过程是有天渊之别的。

按照目前理论,黑洞形成后对于外界只剩下三个物理量:质量、电荷和角动量。自然我们要对黑洞进行分类也只能通过这三个物理量的组合。为了简化问题,我们吧电荷这个物理量忽略掉吧,因为作为一个人,我们都是由中性原子构成的,在我们还有感觉的情况下,黑洞电荷对我们的影响应该没有另外两个物理量大吧,而且关于电荷,好像已经超出广义相对论范畴了。

因此我们就先以质量和角动量来把黑洞简单分一分,为了不要写得太长篇,就简单分为四种吧:小质量的不自转黑洞、小质量的高速自转黑洞、超大质量的不自转黑洞和超大质量的高速自转黑洞。

小质量的不自转黑洞(典型史瓦西黑洞)

小质量指的是恒星质量黑洞,一般几倍太阳质量,按照奥本海默极限,大约在3.2倍太阳质量以上,可以假设为5倍太阳质量,下同。

5倍太阳质量的静态史瓦西黑洞的视界半径大约为15km,由于视界就是黑洞的边界,因此我们说进入黑洞指的就是进入视界。在这么小的半径范围内质心却拥有5倍的太阳质量,其引力可想而知,由于半径太小,在视界附近的引力梯度异常巨大,也就是就是时空弯曲的变化将极其严重,形象点说就是时空的坡度将变得“很陡”。由于三维空间的距离平方反比率(其实这个在极度弯曲的空间已经不太适用了),而对于一个2米不到的人体,在15公里的半径范围上,5倍太阳质量的中心引力,头和脚的引力差将大得……一时语塞,不知道该用什么形容词了……反正就很大很大就对了。其实不用到视界附近,实际上很远的地方的引力差(即一般所说的潮汐力)已经足够把人体拉成兰州拉面了,当然由于人体并没有兰州拉面那么好的韧性,所以早就断成细胞、分子了……

会不会很奇怪引力差为什么能把人拉成兰州拉面?可以这样理解,由于引力的距离平方反比率,一个2米的人体在一个半径很小的范围内,头和脚的重力加速度将相差非常大。来看看计算重力加速度的公式吧:g=GM/R^2(黑洞附近实际上这条公式应该已经不适用了)当半径R很小时,半径增减2米得到的重力加速度结果将相差很大。由于黑洞质量太大了,用经典重力加速度公式实际算出来的数值并不准确,只是为了方便理解,比如在黑洞外1000公里半径范围上,头尾引力加速度分别为663622.43km/s^2和663619.78km/^2,你减一下发现,头和脚的重力加速度将达到2.65km/s^2,这相当于把你的的头固定,然后给你的脚加一个2.65km/s^2的加速度,你猜猜会怎么样?我猜是会很爽的,反正会在你还没感觉有多疼痛的时候就已经身首异处了……这样说比较血腥,我们还是说兰州拉面吧……

超大质量不自转黑洞(超大质量史瓦西黑洞)

质量设置多大好呢?就1亿倍太阳质量吧,刚刚发布的人类拍摄到第一个黑洞视界面的M87星系黑洞就是这个大小。65亿倍太阳质量黑洞的史瓦西半径大约192亿km,相比之下,冥王星轨道半径才60亿公里左右,也就是达到冥王星公转轨道半径的3倍多……在这样的半径距离上,引力梯度将非常小了,时空相对平缓,对于这样的大小的黑洞,在视界处的人体头脚2米的引力差将足够小,甚至不会比现在地球上大,这样的黑洞人体将能安全通过。当人落入这样的黑洞,将看到视界慢慢变大并占满整个视野,然后眼前一黑……对于外界,你就进入永恒了,但对于你自己,你将快速向奇点陷落,随着加速下落,离奇点的距离越来越近,引力梯度将渐渐变大,时空弯曲越来越严重,最终你还是躲不过被拉成兰州拉面的命运……

小质量的高速自转黑洞(典型克尔黑洞)

5倍太阳质量的克尔黑洞的的视界半径大约……等等,克尔黑洞的视界半径不同于史瓦西半径,史瓦西半径只由一个参数??质量决定,而克尔黑洞在史瓦西黑洞的基础上还增加了一个角动量的参量,这体现在黑洞的自转速度上。我们同样来点极端的,给它一个极端的转速,也就是它物理允许的最高转速,那么它的视界半径将比史瓦西半径小一倍左右,约8km吧。由于高速自转的黑洞将带动周围时空绕自身旋转,这被称为参考系拖拽效应。因此人体落入黑洞的过程将不再是直掉进去,而是沿着被黑洞自转扭成螺旋形的时空落向黑洞,这样虽然史视界半径比史瓦西黑洞更小了,但引力梯度反而也更小了,也就是说同样在视界处,高速自转的黑洞人体头脚的引力差将更小。然而由于这黑洞实在太小了,人还是会被它拉成兰州拉面……

超大质量的高速自转黑洞(超大质量克尔黑洞)

根据我上面给出的超大质量黑洞数据你一定猜到了,这个黑洞就是新近发布的人类拍摄的第一个黑洞视界图片??M87椭圆星系中心黑洞!

进入这种带吸积盘的黑洞你得做好隔热防辐射措施,否则还没接近视界就被烧得灰飞烟灭了。由于克尔黑洞比同质量的史瓦西黑洞的引力坡度更小,所以可以很舒服地进入视界,然后你可能会有几种结局,一种是由于黑洞转的太快了,你将经过漫长的时间都落不到引力梯度足够大的区域从而被扯成兰州拉面,你有可能在无限的下落中饿死了……还有一种情况就是在下落中掉进时空坡度相对平缓的下落奇点或外飞奇点,这在《星际穿越》里被称为温和的奇点,你同样有可能活下来,但落入奇点会发生什么就不知道了……还有一种就跟之前的史瓦西黑洞结局一样,随着向中心奇点下落,离中心奇点半径缩小,你的头脚引力差将迅速增大,最终还是被拉成兰州拉面……

总结

在所有拉成兰州拉面的过程中,你都会经理痛苦的五马分尸一样的过程……不会是好的感受……珍惜生命,远离黑洞!