黑洞的诞生与消亡,如果有生命进入到黑洞之中,将会发生什么?
黑洞是宇宙中客观存在的一种天体,黑洞概念最早源于爱因斯坦的广义相对论,是广义相对论所预言的一种天体。
随后,黑洞的客观存在被天文观测所证实,在2019年4月,人类拍摄的首张黑洞照片的曝光让人们切实领略了黑洞之美。那么,黑洞这种具有神秘感的宇宙天体是从何而来的呢?我们可以从宇宙诞生开始说起。
随着大爆炸的发生,物质、时间、空间迸发而出,原始星云开始逐渐凝聚成型,这些原始星云物质最终凝聚成为宇宙间的明灯“恒星”。宇宙间的恒星有大有小,质量越大的恒星,氢核聚变就越为剧烈,于是寿命也就越短。那么当恒星的主序星阶段结束之后会迎来怎样的变化呢?大质量的恒星和小质量的恒星将走上两条不太一样的道路。
较小质量的恒星在主序星阶段结束之后会开始膨胀,成为一颗红巨星,体积会增加数百倍。
以太阳为例,在太阳的主序星阶段结束之后,它会膨胀为一颗体积是原来200多倍的红巨星,届时连地球轨道都会被吞噬。在膨胀为红巨星之后,恒星上的元素会以行星状星云的形式被抛出到太空之中,最后坍缩为一颗白矮星,白矮星在经过数百亿年的冷却之后则会最终变为一颗黑矮星,这就是小质量恒星的最终归宿了。
较大质量恒星的生命历程与此有些不同。大质量的恒星在主序星阶段结束之后同样会发生膨胀,在膨胀为红超巨星的过程中,较重的元素开始合成,接下来就是宇宙中最绚烂的一幕,超新星爆发。在超新星爆发的过程中,大量重元素随之形成并被抛撒到太空之中。
经历了超新星爆发后的大质量恒星最终会坍缩为中子星或者黑洞。
通过相对论求解可知,当一颗恒星的质量超过太阳质量的1.44倍,那么它便具备了坍缩为黑洞的条件。黑洞作为一种天体,却有着与其它宇宙天体不太一样的特点,它拥有无限的密度以及极高的质量,这就决定了没有任何已知的物质可以逃脱黑洞的吸引。
要从一个引力场逃逸就必须要满足逃逸速度,以地球为例,如果要彻底脱离地球的引力束缚,就必须要达到第二宇宙速度,也就是每秒11.2千米,这就是地球的逃逸速度。而要脱离整个太阳系的引力束缚,那么就必须要达到第三宇宙速度,也就是每秒16.7千米,只要实现了这个速度,就可以在不需要后续加速的情况下去往更为遥远的宇宙空间。
任何引力场都有一个逃逸速度,而黑洞的逃逸速度远超光速。
光速是宇宙中最快的速度,黑洞的逃逸速度远超光速就等于说包括光在内的任何物质都无法从黑洞中逃逸而出,黑洞不发光、又不反射光,进入黑洞的光也无法再次逃逸而出,所以黑洞是真的“黑”,因为它完全不可见。
黑洞虽然不可见,但并不代表我们无法观测它。当黑洞周围的天体物质被黑洞的引力拉扯撕碎之后,便会在黑洞的周围形成吸积盘,并向外释放高能X射线,被黑洞吸引的物质越多,黑洞的吸积盘也就越明亮,从人类拍摄的首张黑洞照片就可以看出,我们实际上看到的是一圈明亮的吸积盘所围起来的一个不可见的黑洞。如果一个黑洞周围并没有其它天体物质,没有什么东西在被它吸引吞噬,那么它就是完全隐身的。
黑洞是恒存的吗?
在霍金辐射理论诞生之前,黑洞的确曾被认为是恒存的。但是根据霍金辐射理论,黑洞同样需要向外辐射能量,尽管这个辐射的速度非常非常缓慢,以人类的时间尺度来看几乎可以忽略不计,但在漫长的宇宙岁月中,黑洞也会最终蒸发殆尽,被黑洞所吸引的所有物质也会重归宇宙这个大家庭。那么,黑洞里面什么样?如果有生命进入到黑洞之中又会如何呢?
理论上生命体是无法进入到黑洞之中的,因为在进入黑洞之前生命体就会被强大的引力所撕碎,那么如果假设生命体能够活着进入黑洞,那又会怎样呢?那么这个生命体可能会在黑洞中实现永生。因为引力越大,时间流逝速度就越慢,在黑洞内部强大的引力作用下,时间是完全停止的。在生命体进入到黑洞视界的一瞬间,时间就停止了,所以以黑洞外的视角来看,进入黑洞的物质将会一直停留在黑洞视界边缘,恒久不动。