询问伊桑81号:是否有可能爬出黑洞

结实的电缆会救您,还是您的命运已成定局?



尚无人能够避免他们的决定的后果。
-阿尔弗雷德·A·蒙塔珀特


每个人都可以将他们的问题和建议发送到我的专栏,但只有少数人会很幸运收到他们的答案。本周,荣誉授予了用户klooloola,他想澄清存在从黑洞中逃脱的机会。光子当然不能逃脱它,但是如果我们按以下方式安排一切,也许还有其他可能:

我想知道是否有可能从黑洞中爬出来。不加速至失控速度,而是使用假设的电梯。这样一来,您不必飞得比光还快。您不必通过爬电梯来克服第一宇宙的速度。一艘大船在事件黑洞外有一个小潮汐力,可以将一个人吊在电缆上,将其放低到事件黑洞之外,然后将其拉回。

有趣的主意。让我们看看是否有可能,或者任何其他方法。



黑洞不仅是一个超稠密和超大质量的奇异之处,其中的空间是如此弯曲,以至于跌落在那里的一切都无法逃脱。通常,我们以这种方式进行想象,但是,确切地说,黑洞是围绕此类物体的空间区域,无论是物质还是能量(甚至是光)都无法从中逃逸。

这里没有什么特别的异国情调。如果照原样处理太阳,然后将其压缩到几千米的直径,则您将遇到一个黑洞。尽管太阳没有发生这种转变的危险,但仍有恒星会像这样变成黑洞。



宇宙中最重的恒星是质量超过太阳的一颗恒星,其质量超过太阳(上图)的二十,四十,一百或什至是超级团的中心,是最蓝色,最热和最亮的物体的260倍。它们还燃烧了核心中最快的核燃料:在短短的一两百万年中,而不是像太阳那样燃烧数十亿年。

当恒星耗尽燃料时,恒星内部的原子核将承受巨大的重力压力:如此强大,以至于在核聚变过程中没有辐射的响应压力,它们就会坍塌。在不太极端的情况下,原子核和电子中积累了太多的能量,作为合成的结果,它们变成了束缚的中子。如果原子核的质量比太阳的质量大几倍,则这些中子是如此密集和庞大,以至于它们也会坍塌并变成黑洞。



请记住,这是黑洞的最小质量:几个太阳质量。黑洞可以通过合并,吸收物质和能量并移动到银河系的中心来增长更多。在银河系的中心,发现了一个具有四百万太阳质量的物体,单个恒星围绕该太阳旋转,并且同时不发出任何波长的光。



在其他星系中,可能存在质量更大的黑洞,比我们的黑洞大数千倍,并且其质量没有理论上限。但是我们还没有提到黑洞的两个有趣的性质,这应该使我们找到今天这个问题的答案。首先是随着黑洞质量的增加,空间发生了什么。

根据黑洞的定义,无论物体的速度如何,即使它等于光速,也无法从其引力中逃脱。物体可以逃逸与物体无法逃脱之间的边界称为事件视界,每个孔都有该视界。





这可能会让您感到惊讶,但是在事件质量范围内,最大的黑洞周围的空间曲率要小得多,而在较小的黑洞周围则更大。想象一下:如果您“站在”黑洞事件的地平线上,并且脚刚好在边界上,并且头部离奇点1.6米远,那么身体会受到拉伸力的影响。如果它是我们银河系中心的黑洞,那么该拉力将仅为地球重力的0.1%。如果地球变成黑洞,而您站在事件的视线范围内,那么拉力将比地球引力大10到20倍!



在这种情况下,我们必须检查读者的假设。当然,如果这些张力在事件视界的边界处很小,则它们不应在事件视界内太大,因此,考虑到持有固体物体的电磁力,也许我们可以将物体悬挂在事件视界之外,穿过它,然后拉伸它反对。

但是有可能吗?为了理解,让我们回到中子星和黑洞之间的边界上发生的事情:在所需质量的边界上。



想象一下,您有一个异常密集的中子球,光子仍然可以从中子逃逸出表面,而不必回落到恒星上。我们在其表面放置另一个中子,突然,原子核将失去抑制重力坍塌的能力。但是我们偏离了表面上发生的事情的想法,并想象在黑洞形成区域内部发生了什么。

想象一个由夸克和胶子组成的单独的中子,并想象胶子需要从一个夸克移动到另一个夸克来传递相互作用。



夸克之一将比另一个更靠近黑洞中心的奇点。为了交换相互作用,并为了中子的稳定性,胶子必须在某个时候从近夸克移动到远夸克。但是即使以光速(胶子也没有质量),这也是不可能的!所有零测地线,即以光速运动的对象所经过的路径,导致黑洞中心的奇点。而且,他们从没有离开过他,比旅途开始时更远。

因此,黑洞事件视界内的中子必须坍塌并成为中心奇点的一部分。



例如,我们用电缆返回。当任何粒子越过事件视界时,它已经不可能返回-即使是光线也是如此。但是,正是光子和胶子才能转移与事件视界之外的粒子的相互作用,而它们无法到达那里!

这并不意味着电缆会断裂。重力很可能会将您的整个船拖入井中。当然,在特定条件下的力量不会使您崩溃,但这并不是为什么对奇异性的渴望变得不可避免。这是一种不可思议的吸引力,而且任何质量,能量和速度的粒子都只能在越过事件视界后立即发送给奇点。




而且,不幸的是,由于这个原因,越过事件视界之后不可能走出黑洞。感谢您提出的精彩问题,并希望您喜欢其中的解释!向我发送您对以下文章的问题和建议。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN396667/


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