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19_avatar_small 楼主: guaigege
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黑洞真的是吞噬了物体吗?

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online_member 发表于 2018-6-13 19:01:29 | 显示全部楼层
抖个机灵!和赞第一的回答很相似,但是用了另一种方式,估计好理解些
那一夜,分别

那一夜,我们在黑夜里分别

泪水滴落,星光灿灿,整个夜空似乎都为你闪烁

我看着你

时间越来越慢,星光渐渐拉长

消失在红色的月光里

我不忍离开,一滴眼泪划过,因为我知道,

你我并没有永别

你就在那

黑暗尽头

那一夜,我们在黑夜里分别

泪水滴落,星光灿灿,整个夜空似乎都为你闪烁

我继续走

时间越来越快,星光渐渐缩短

消失在蓝色的月光里

我不忍前行,一滴眼泪划过,因为我知道

你我终会越来越远

再次回首

沧海桑田

这首简短的小诗,描绘了一对恋人在黑夜里分别的场景。一个人渐行渐远,一个人傻傻地在原地等候,两人心中一定思绪万千。今夜过后,也许下一次再见,已是沧海桑田。

这首诗简短有力,情感还算充沛,但里面的一些意像,比如蓝色月光、红色月光、背影拉长等等,似乎让人费解。其实,这不仅仅是一个抒情诗,它还生动地描述了一个很有趣的物理现象。这个物理现象现实几乎不可能实现,它是基于当代物理理论推测而来的。科学家对这个现象的讨论,一直没有停止过,或许人类在近几百年里,都无法看到这个现象的真实模样。
这个物理现象,就是:
我们在接近黑洞时,看到了什么?
这首诗,生动浪漫地描述了当一个人靠近黑洞时,他看到了什么?以及我们观察这个人时,会看到什么?

要理解这首诗,需要一定的物理基础和想象力,下面,磊哥哥就一步步为你解读这首诗。
首先,我们先熟悉下背景:

黑洞真的是吞噬了物体吗?990 / 作者:星星糖SUNG / 帖子ID:31264

图中,女主角和男主角分手,她离开男主角,向黑洞的视走去。也许你会问,什么是视界?这里,先简单的理解为黑洞的边界,它是黑洞里的光无法逃出的临界边界,这个边界上,物质的逃逸速度为光速。

好了,那么当女主角离视界越来越近时,发生了什么呢?

当男孩看女孩时
我看着你
时间越来越慢,星光渐渐拉长
消失在红色的月光里
当女孩逐渐接近视界时,按照广义相对论,由于视界周围强大的引力将视界四周的空间扭曲,男孩首先会看到女孩的速度越来越慢,好像时间变慢了一样,然后,由于强大的引力梯度,作用在女孩头部和脚部的引力差越来越大,强大的引力差会开始撕扯女孩,把她越拉越长,这一现象,物理上也叫做意大利面条化,这就是“星光渐渐拉长”的解释。

好吧,其实有很大可能,女孩还未到达视界,就被强大的引力差给五马分尸了,为了避免这一血腥场面的出现,影响整个诗的意境,我们假设:女孩靠近的是一个很大很大的黑洞,那么视界四周的引力梯度很平滑,不至于把我们可爱的姑娘撕碎。

基础上面的假设,男孩接下来会看到啥呢?

由于接近视界时,时间变慢,导致光的频率变小,女孩发出的光向低频的红光移动,这一现象叫做光的红移。由于红移,男孩看到女孩逐渐变红,然后,光的频率继续降低,超出可见光范围,移动到红外线、微波等,直到视界边界,时间静止,光不复存在。
黑洞真的是吞噬了物体吗?763 / 作者:星星糖SUNG / 帖子ID:31264

事实上,女孩在未到达视界时,当女孩发出的光红移超出可见光时,男孩就会看不到她了。在男孩的眼中,女孩“消失在红色的月光里”, 慢慢地向视界走去,最后永远停止在视界上,所以在男孩的角度上,女孩永远不会进入视界,因为男孩所在参考系的时间,在视界上就停止了。所以,男孩轻轻地说:
我不忍离开,一滴眼泪划过,因为我知道,
你我并没有远去
你就在那
黑暗尽头
那么女孩又看到了什么?
我继续走
时间越来越快,星光渐渐缩短
消失在蓝色的月光里
基本上,女孩看到的和男孩相反。女孩自己所在参考系所在的时间不变,但当女孩看外界时,由于靠近视界,强大的空间扭曲将时间加速,于是时间变快,光的频率变大,想蓝光部分移动,产生蓝移现象,然后移出可见光范围,移动到紫外线、伽马射线等。这就是“消失在蓝色的月光里”的解释。


其实,其实有很大可能,女孩还未到达视界,就被高能量的射线给烤熟了,成为宇宙烤肉,为了避免这一血腥场面的出现,影响整个诗的意境,我们假设:女孩穿了反射100%射线的防护服(越来越扯了~~)。

那么她不会被烤熟,接下来呢?

女孩会感受到外界所有东西都像变快了一样,星光闪烁的越来越快,恒星的运动就像过山车一样快,甚至能看到人类灭亡,地球爆炸,星系消失,因为她时间线上的1秒,就是男孩世界里的1亿秒,甚至更久。她最终能够顺利的穿过视界,到达黑洞的中心,但是,她能回到从前吗?答案是永远不能,也许,当她穿过视界后的回首,整个宇宙,陷入热寂,再次回首,下一次宇宙大爆炸发生了……所以,她喃喃地说:
我不忍前行,一滴眼泪划过,因为我知道
你我终会越来越远
再次回首
沧海桑田
看到这里,大家也许对黑洞视界的理解更加深了,为什么不叫边界而叫视界呢?因为它不光是黑洞的边界,还是时间和事件的边界。男孩看到女孩永远不能进入视界,她在视界上永远的停止了。而女孩,的确进入了视界。所以这是一条永恒的边界,在视界内部发生的事,永远不会在视界外部发生,在视界外部发生的事,也永远不可能穿过视界,在视界内部发生。

好了,对这首诗的解析就到这里了。图画的太丑了,大家别介意啊。怎么样,理工科学生还是很厉害的吧~哈哈哈


这个物理现象还指出,在广义相对论的背景下,时间没有绝对,空间没有绝对,事件也没有绝对,唯一绝对的东西,只有光速。

也许爱情也是绝对的~你说呢?

要问诗的作者是谁……?
当然是磊哥哥我自己啦~哈哈哈哈哈~~

(更正:三幅图中,事界应改为视界~~磊哥哥当时犯迷糊了~)
online_member 发表于 2018-6-13 19:01:29 | 显示全部楼层
无法知道………
视界内是无法观测到的

















online_member 发表于 2018-6-13 19:01:29 | 显示全部楼层
反对绝大部分答案,除了@mandelbrot的,首先他的回答切题,同时他的回答过程精彩,通俗易懂。但我认为他的结论有问题,或许是文字表述的问题,
即:黑洞会吞噬物体,如果你是那个物体。
黑洞不会吞噬物体,如果你不是那个物体。
让我们继续你那有趣的猫和老鼠实验,老鼠到达黑洞视界,猫在黑洞外观测。由于霍金辐射,黑洞存在的时间不会无限长,虽然会很慢很慢,但它会蒸发掉。那么好,我们进一步假设猫的寿命比黑洞长10分钟,猫在黑洞蒸发掉的那一刻能看到老鼠穿越视界吗?
答案是不能。即便是黑洞蒸发了,也不能看到老鼠穿越视界。实际上在黑洞的事件视界留下的只是老鼠的二维影像。或者说是老鼠到达无限红移面的照片。但这并不表示对于黑洞外的观察者来说,老鼠没有穿越黑洞视界。那么对于猫来说老鼠在哪?对于猫来说老鼠在到达视界的时候,从自己的参考系消失了。只留下了一张二维图像。如果猫认为老鼠的照片是老鼠本身,那么对于猫来说,老鼠没有穿过视界。如果猫认为组成老鼠的粒子代表老鼠,那么对于猫来说老鼠穿过了视界,虽然猫不能看到视界里情况,但他可以观测到老鼠进入黑洞的效应,即黑洞的质量增加了。从而推出老鼠进入了视界。那么再看老鼠,它穿越视界后,以质量或能量(本质上能量和质量是一个事)的形式进入了黑洞,而黑洞会有霍金辐射,即量子场论认为真空无时不在产生虚粒子对(虚粒子和虚反粒子),他们同时产生然后分开,靠近,湮灭,总能量守恒为零(我们无法直接观测虚粒子对,但可以观测到它产生的效应,如卡西米尔效应),由于黑洞的引力是如此之强,会出现一种情况: 虚粒子对产生后还没来得及湮灭,其中一个粒子被吸入黑洞,另外一个粒子逃逸,由于没有与之湮灭的粒子,此粒子会转为拥有正能量的实粒子逃逸,由于总能量必须为零(因为他们是凭空产生的),进入黑洞的那个粒子只能携带负能量进入黑洞,引起了黑洞质量减小,对于黑洞外的观察者猫来说,相当于黑洞在辐射。这样,只要猫活的够久,它不但能知道老鼠穿过了黑洞,还能知道随着时间推移,老鼠会以霍金辐射的形式一点点从黑洞出来,虽然他不能分辨哪了辐射出的粒子代表黑洞中老鼠的粒子的减少。但他能观测到这种效应: 黑洞质量减小。
简单来说,猫虽只能看到老鼠在到达黑洞视界的二维影像,但他可以观测到老鼠进入黑洞效应,即黑洞质量的增加,从而猫可以认为老鼠进入了黑洞。如果猫活的够久,他甚至可以知道老鼠在黑洞内慢慢蒸发,虽然猫不知道黑洞辐射出的哪个粒子代表老鼠,但他可以观测到霍金辐射的效应,从而认为老鼠在蒸发。
以上。
手机打的,觉得对就赞下呗。不对欢迎指正,不胜感谢。
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6月4日补充
重要!!以上只是我个人的黑洞图像,本人非专业人士,知识水平十分有限,所做之回答,很可能是错误的,请大家阅读时结合其他答案和评论里专业人事的评论。
其实,我以前也有题主相似的疑问,但身边没有能咨询解惑的人,只能自己看书或上网查阅,逐渐形成的上述想法,提出来也是想知道到底对不对,或者说正确的黑洞图像到底是什么样子。

另外,我是今年注册的知乎,用的还不太熟练。
再补充两句,
1.关于黑洞辐射,无论是量子隧穿(黑洞的量子隧穿效应)或是霍金辐射,都是科学推理,不大可能经实验验证。而且其辐射量是非常非常小的(迷你黑洞除外,如果存在的话)。
2.关于视界里面的情况,不同类型黑洞也是各不相同,上面已经有答主介绍了。
3.关于视界是什么样子,二维图像、火墙、一片黑、表面视界(不是手表,是霍金这两年提出的那个存在波动的视界)这些也都是假说。因为没人见过视界到底啥样。据说下一代望远镜,有那么一点可能看到模糊的超大质量黑洞的事件视界,具体哪台忘了,好像是平方公里列阵望远镜。
4.关于二维图像,具体从哪看到的,早就忘了。不过今天在新浪上看见一段新闻似乎和这个有点关系,直接发个链接吧。http://tech.sina.cn/d/tk/2016-06-02/detail-ifxsvenv6323338.d.html?vt=4&wm=4007&cid=38718&node_id=38720
online_member 发表于 2018-6-13 19:01:29 | 显示全部楼层
“斯蒂芬·霍金是现代黑洞理论创造者之一,而近期这位英国著名科学家却以一则“没有黑洞”的新观点震惊了物理学界。在发表于论文预印本网站arXiv上的一篇文章中,霍金摒弃了事件视界(即经典理论中黑洞的边界)的说法,由此指出原有黑洞的概念其实是不存在的,取而代之的,应是“灰洞”。”——摘自网络

我只是个小小搬砖工
online_member 发表于 2018-6-13 19:01:29 | 显示全部楼层
所以物理学必须实证第一。
黑洞就是个典型的例子。
因为黑洞没有实证的例子,都是理论推演。
理论只是简化的一个模型,实际存在很多附加条件。不同的人,用不同的附加条件来推演同一个理论,不同的人会推演出不同的结果来。于是谁也不服谁的推演结果,都认为自己的推演结果是正确的。
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