跌入黑洞会发生什么？一个你死了，另一个你活着

jackwen

2016 年 4 月 6 日，台湾女科学家马中珮和她的 UCB 团队在宇宙中某个星系稀少的区域里，发现了一个超级大黑洞。多大呢？大概是太阳质量的 170 亿倍吧。
这是迄今为止发现的最大质量黑洞之一，它位于距离地球 2 亿光年，巨大椭圆状 NGC1600 银河系中央。
NGC1600 是个只拥有约莫 20 个颗星星的银河系，处在一片宇宙的荒漠之中。在过去被认为是几乎空洞的。


图 / D. COE, J. ANDERSON, R. VAN DER MAREL



假如掉入这样一个超级黑洞，会发生什么？
关于电影《星际穿越》的结局有一个说法：穿越回过去，拯救地球，见到自己的女儿，其实都是主角库珀掉入黑洞后，死前的一场梦而已。
正如电影的开头，库珀讨论人死之前会经历什么，他们的结论是：人死前会看到自己的孩子。
跌入黑洞的库珀经历了漫长的死亡，有了这一场美好的大团圆梦境。



抛开电影情节，假如因为某种奇妙的原因，库珀正在落入黑洞，而你正处于安全的距离外惊恐地目睹这一切。
从这一时刻起，你会观察到什么？

首先，你会看到库珀的身体被逐渐拉长，并发生扭曲，就像透过一个放大镜去看他。
随着库珀越来越接近视线边界，在你看来他的移动速度会变得越来越慢，像一组慢动作镜头
他可能有呼喊，但你听不见，宇宙空间里没有空气。
当库珀最终抵达视线边界时，你会发现他静止了，仿佛被按下了暂停按钮。他停留在那里，一动不动，拉伸的身体开始被烈焰吞噬。
最后你看到，因为时间的静止和史蒂芬霍金辐射产生的高热，库珀在甚至还未跨越视线边界时已经化为灰烬。

先别着急哀悼库珀，现在我们来转变视角，从跌入黑洞的库珀那边来看看，究竟发生了什么
诡异的事情出现了：库珀觉得什么事都没有发生。


图 / Ute Kraus

在库珀的跌入过程中，他没有感受到拉伸，减速或是可怕的辐射波。
爱因斯坦曾说过一句话：

自由下落的物体感觉不到重力。

库珀正是如此。
视线的边界也是一样，那不是一堵砖墙，而只是一种空间上的无形界线。
身在外部的观察者无法目睹这一边界内部的情况，但这对于跌入其中的库珀而言不是问题。对他来说，这里并不存在什么边界。
但库珀发现，他的引力传感器在所有方向上都是指向奇点的下降梯度，即便是在和奇点完全相反的方向上。
他惊慌了，因为他知道自己已经无路可逃。
在黑洞里他的时间是正常的，只要不掉到奇点或奇环，理论上在一个足够大的黑洞中库珀可以正常地度过余生，或先饿死。


图 /  一脸懵逼的库珀

等等，哪里不太对...
黑洞里的库珀没有发生什么意外，但是你明明看见他被烧死了啊？他到底是活着还是死了？
怎么会有两个库珀？
—— 这就是有名的「黑洞信息悖论」（Black Hole Information Paradox）。



物理学家 Leonard Susskind 认为这一悖论实际上并不存在，因为不同观测维度的人只能看到一个库珀，并没有人能够看到另一个库珀。你和库珀之间永远无法将那两个「不同结局的库珀」进行对比，也不存在第三位观察者能同时看到黑洞内部和外部。
因此在这样的情况下，物理定律不存在悖论。
对黑洞进行的科学研究，所揭示的一项重要事实就是：根本就没有现实。所谓现实仅仅取决于你询问的对象是谁。
在这个悲惨的故事中有对于你而言的现实，也有对于库珀而言的现实。
就是这样。

那么，假如库珀掉入的只是个小黑洞呢？
如果是这样，库珀将会不太好过了。
他将感受到强大的引力作用，并且腿部感受到的引力要比头部强大的多，他会像一根面条那样被拉长。
若他跌入的是质量比太阳大数百万倍以上的黑洞，在那种情况下，会将人撕碎的引力差非常小，几乎可以忽略。
但他可能会非常快地抵达奇点。
假如库珀掉入的是一个质量为太阳四百万倍的大质量黑洞，他抵达奇点的时间只需要 20 秒。
还好库珀掉入的是超大型的超级黑洞。
（真的有更好吗？）


自由下落的物体感觉不到重力。
所以从某种意义上说，是时间将库珀推向最后的奇点，他无法回头逃离黑洞。
一如我们永远无法回头，无法回到过去一样。

bushuang

黑洞真的这么圆？

culittlewhite

黑洞好歹算个天体啊

KrpUpncK

等等，库柏自己会感受到霍金辐射产生的高热在燃烧自己吗？还是外界观察者看到的被烧掉的其实只是库柏停留在黑洞外面的光？

cdixeji

后者