“掉进黑洞里会发生什么事?”
这个当今物理学中最大的谜题之一听上去好似出自科幻小说,别误会,这是物理学家真真切切在研究的问题。
这个问题的答案已经没有争议——掉进黑洞,你会分分钟狗带。
真正让物理学家们夜不能寐的,其实是——“我们会如何挂掉?”
目前在这个可怖的争论上,有两大阵营。而这场论战的结果,有可能彻底革新我们对自然的基本认识。
想要理解这个论战,首先你要知道:
黑洞是什么?
此前,天体物理学家李淼曾在《淼叔开脑洞》节目中详细解释过这个问题。黑洞是由大质量的恒星,在引力坍缩后形成的。(详细内容参见:黑洞饿了,连地球都吃)
在上个世纪的多半时间里,科学家们认为:由于重力的强劲拉力,坍塌的恒星中的所有物质都被压缩成了一个极小的点,这个点叫做奇点。
(知道你们听不懂,你也可以这样理解:如果把地球压缩进一个花生米般大小的空间里,地球这个时候就是一个黑洞。)
由于奇点的质量和密度惊人的大,它就好像是宇宙中的一个超级强力“磁铁”,你离这个高密度的点儿越近,引力对你的拉力越大。
一些物理学家将这种拉力描绘成:
通往瀑布的河流。
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若你处于断崖上游很远的地方,你可以轻松地将木筏划至安全地带。但一旦你往下游走一定距离后,无论你再怎么划桨也回不了头了,你再也无法逃脱将你拖下断崖的水流。
对于黑洞来说,这个无法再回头的临界点叫“事件视界”。过了这个视界,哪怕是宇宙中速度最快的东西——光,也不能逃离奇点的引力。
那么,你经过“事件视界”时会发生什么呢?
科学家们认为,他们会看到你的花式死法。有趣的是,这些死法都和吃的有关。
第一种死法:意大利面条化
假如,你的脚朝着中心向奇点移动,起初你不会感到你穿越了任何明确的界限,但你的脚部会比头部受到更强的引力拉力,并且会开始移动得比你身体的其他部位更快,所以:
你会逐渐被拉成一个长长的面条人,
直到你被拉断。
你面条状的每块肉体会继续拉伸和断裂,直到你面目全非,变成一串亚原子粒子,最终拍打在奇点的物质上……这个拉扯假说实际上有个名称,物理学家称之为“意大利面条化”。
“意大利面条化”这个理论一直被物理学家所接受。
第二种死法:烤面包化
后来在2012年,物理学家约瑟夫·波钦斯基(Joseph Polchinski)和他的同事们又脑洞大开,想到了另外一种升天方法。
他们彻底抛弃了黑洞能把你意大利面条化的想法,他们宣称:
物质根本不会被黑洞吸进去,而是会像烤面包一样,在触碰“事件视界”时被焚化,有关该物质的来源以及它去向何方的信息得以保存。物质可能会被弹回宇宙,但不会有任何东西被吸入视界以内,这是因为在视界之内一无所有。
按照波钦斯基和他的同事们的说法,黑洞完全没有中心。这是个疯狂且问题丛生的想法,这根本上是在主张:越过事件视界这道“防火墙”就是宇宙的尽头。
第三种死法:炒鸡蛋化
这个火墙论着实让一群包括霍金在内的物理学家们头疼。
霍金随后发表了一个让物理学界感到困惑的声明,他认为关于黑洞性质的两个概念都错了。他写道:
不存在奇点,也没有时间视界。取而代之的是“视边界”所有被吸入的物质和能量像炒鸡蛋一样,被搅和在一起。
这也许能解决量子力学上连接的纠缠粒子难题,同时它可能一定程度上解决了信息不守恒的问题,尽管信息被搅和在一起,但理论上并非不可复原。
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目前看来,有三种各自都成为题的理论,现在由你来选吧。
若你掉入了黑洞,你是愿意被:意大利面化,烤面包化,亦或是炒鸡蛋化?
老实说,这几样听起来都不怎么开胃……
如果你现在仍感到迷惑不解,那你并不孤单,很多物理学家都为霍金的新理论感到困惑。
我知道你现在多么地渴望向爱因斯坦、霍金、波钦斯基请教这些奇幻问题,这个……可能比送你去外太空还要难。不过,别着急,没有他们在,你还是有机会直接和充满神秘感的天体物理学家交流的!
外太空冷吗?
月球背面一直藏着外星人监视着地球?
去外太空旅游,要做好什么准备?
在外太空迷路,怎么确认自己的坐标?
哪些科幻电影的梗,有可能在生活中运用?
……
把这问题交给知识渊博,风趣幽默的天体物理学家淼叔,听他亲自为你解答~
3月18日晚20:30,李淼群聊会,来群里问淼叔个开脑洞的问题~
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活动开始前30分钟,淼叔会在斗鱼直播开扒《星际穿越》中的科幻梗,欢迎一起“撩”科学~