一个物体黑洞中无限往下掉，会超光速吗？不会，它可能比步行还慢

光头人1

在大家的认知中，一个物体在引力场中一直往下掉，它的速度似乎并没有限制，只要这个距离足够长而且中心质量体无限大，那么终有一天这个下坠速度会超过光速？但事实上却不会发生这样的情况，我们从两个角度来解释这个有趣的问题，如果您信任爱因斯坦，那么请看第一个解释，如果你不信，那么请看第二个解释。

自由落体与能量守恒
牛顿力学中的自由落体加速度计算应该是比较熟悉的，毕竟中学里就有，不妨来回忆下。
V=GT
V就是光速，G为重力加速度，选择种花家最近的上海 g=9.794米/秒^2为参考
T=V/G=299792458/9.794=354.28天
如果按照经典力学的解释，在这个恒定的引力场自由落体加速下，一年不到即可达到光速，当然从理论上来看，一年之后就该超过光速了。但事实上在这个情况是不存在的，因为牛顿经典力学它的应用范围是低速运动，比如10%光速以内，它的误差还是比较小的，一旦超过这个范畴，它的误差会越来越大，比如质速就遵守如下曲线关系。

就像计算黑体辐射的公式一样，维恩公式和瑞利-金斯公式都存在各自适合的范围，因为黑体辐射大家都知道，也能计算，所以普朗克的黑体辐射公式很容易就获得了信任，但质速关系很难理解，因为我们还达不到这样的速度，但其实在近地轨道的卫星就必须考虑它所带来的钟慢效应（和质速增加比例是一致的）。那么如何才是考虑整段速度的计算方式呢？放心，爱老头已经给我们准备好了。

综合一下，公式就是：E=mc^2/√(1-v^2/c^2) -mc^2
上述公式中m为物体的静止质量，在相对论质增效应下，这个速度会越来越慢，最终趋向于0，所以这个E的能量增加是有限的，最终的速度也无法超过光速。
黑洞的吸积盘
除了黑洞外，在宇宙中找不出任何一个与文中假设条件相似的去处，因为它的逃逸速度超过光速，连光都无法逃脱，那么物质在下落过程中会超过光速吗？其实在这个话题中有一个非常令人迷惑的陷阱，因为很多朋友认为：
在越过了视界之后物体存在超光速下坠现象
其实种花家要给出的答案是，越过了世界之后物体的速度可能比物质在吸积盘中的速度还要慢，为什么呢？且听种花家做个简单分析，如果您觉得不合理，不妨留言或者私信讨论。

1、为什么物质不会直直下坠？
我们观测到的现象是黑洞或者中子星甚至白矮星与恒星诞生，都伴随着一个吸积盘，这是因为物质在引力场中下坠的过程并不是理想的状态，而是会受到多方影响，因此它下坠的理想直线将会成为一条螺旋曲线，因为存在了切线方向的加速分量，环绕着下坠成了必然选择。
2、越过了视界之后会超过光速吗？
这是很多科普作者误解的地方，尽管黑洞视界内我们不可能了解，但可以根据现有的物理规律去推测黑洞视界内的情况。

根据引力场中的时间交换比来推算，在越过黑洞视界时，它的时间将是停滞的，越过视界之后呢？它会倒流吗？很明显不能，会加速吗？没有理由！最大的可能是它依旧是停滞的，那么过了视界之后无论它将以多快的速度下坠，对于无限长的时间来说，它的速度也许比你的步行还要慢，如果以观测者的时空来分析这个下坠，它永远都掉不到“黑洞的中心”！

很有意思的一个讨论话题，居然牵扯车黑洞视界内的世界，其实《三体》中掩体世界里就有一个捕获的黑洞，有一个人掉下去了，他最后的身影留在视界上，在掩体世界的时空观来看，他永远都会停留在这个生死之间的阶段，刚开始的时候不明白，但后来了解了黑洞的德行之后也就明白这个道理。这就是广义相对论的时空观，在宇宙的不同条件的区域，时间的流逝是不一样的。