自人类知道黑洞这一奇异天体的存在后,便总在思维的世界里尝试战胜黑洞那令人敬畏的引力。

毕竟,黑洞的引力强大到连没有质量、速度极致的光都难以逃脱,这样的特性激发着人们在思想层面展开有趣的挑战。



例如,我们不妨设想:有没有可能爬出黑洞呢?不是借助逃逸速度,而是通过类似太空电梯的方式。

就如同从地球上乘坐太空电梯,无需达到地球的逃逸速度,便能摆脱地球引力场;又或者,在黑洞的视界之外,有一艘动力强劲的巨型飞船,能否用一根无比结实的绳子,把一个人从黑洞中拉出来呢?



黑洞,绝非仅仅是一个拥有密度极大、质量极大奇点的神秘存在,其周围空间呈现出超乎想象的扭曲状态,致使任何落入其中的物体都无力挣脱。

不过,更确切地说,黑洞其实是某个物体周围的一片空间区域,在这片区域内,任何形式的物质、能量,甚至光本身,都无法逃离。

这一概念或许没有我们想象中那般复杂:倘若将太阳压缩至半径仅几公里的狭小空间内,最终便会形成一个黑洞。当然,我们的太阳并不会经历这般危险的转变,但在浩瀚宇宙中,确实有一些恒星会以这种方式演变为黑洞。



宇宙中存在着众多年轻的大质量恒星,比如在超级星团的核心区域,便能看到 20 颗、40 颗,甚至 100 颗最为湛蓝、炽热且明亮的天体,其中部分恒星的质量可达太阳的 260 倍。这些恒星的核心消耗核燃料的速度堪称所有恒星中最快的,它们的寿命仅仅约为 100 到 200 万年,与太阳数十亿年的漫长寿命形成鲜明对比。

当它们的核心核燃料消耗殆尽,原子核便会受到强大引力的作用。此时,若没有核聚变产生的辐射压力支撑恒星自身,其核心就会发生内爆。



在某些情形下,原子核与电子会融合在一起,形成大量中子,所有中子在引力的拉扯下紧密捆绑,这便是中子星的由来。而如果核心质量超过太阳质量的 3 倍,那么中子星的密度与质量将极其巨大,进而进一步坍缩,最终诞生一颗黑洞。

恒星形成的黑洞,质量通常相对较小,大致在太阳质量的几倍到几百倍之间。

然而,黑洞能够通过合并、吞噬物质与能量,以及下沉至星系中心等方式不断增大。在银河系的中心,就存在着一个质量约为太阳 400 万倍的天体,在它的周边,我们可以清晰地观测到单个恒星围绕着这个不发光的神秘天体旋转。



在其他星系中,黑洞的质量更为庞大,可达银河系黑洞质量的数千倍,并且从理论上来说,它们的大小并无上限。

关于黑洞,还有两个至关重要的性质尚未探讨,而这恰恰是解答我们今天问题的关键所在。首先,当黑洞质量发生变化时,其周围空间会有怎样的改变呢?

黑洞的定义决定了,在其周围空间内,任何物体都无法逃脱它的引力掌控,无论该物体如何加速,哪怕是以光速运动也无济于事。



物体能够逃逸与无法逃逸的边界,便是我们所说的事件视界,每个黑洞都有这样一个视界面。在质量极大的黑洞周围,视界上的空间曲率相对较小;而在质量极小的黑洞周围,空间曲率则最为严重(也是最大的)。

倘若你 “站立” 在黑洞的视界之上,双脚位于视界面边缘,头部与奇点相距 1.7 米,此时便会有一股力量拉扯你的身体,产生强烈的潮汐引力,我们形象地称之为 “意大利面化” 效应。



倘若这个黑洞处于我们星系的中心,作用在你身上的拉伸力仅为地球引力的 0.1%;但要是地球本身变成一个黑洞,你站在上面,所承受的拉伸力将达到目前地球引力的 10²⁰倍!

了解了上述知识后,接下来我们就来验证一下,是否真的能用特别坚硬的绳子将物体从黑洞中拉出来。如果一个大黑洞在事件视界边缘的潮汐力较小,或者有一根在电磁力作用下坚不可摧的绳子,把一个物体悬挂在事件视界之外,让它短暂地穿过视界面,随后再安全地将其拉回,这真的有可能实现吗?

为了弄清楚这个问题,我们需要回溯到中子星向黑洞转变的那个关键节点,也就是在质量阈值处发生的一系列变化。



想象一下,有一个密度惊人的中子球,其表面的光子尚可逃逸至太空中,不会螺旋坠入中子星。此刻,我们在其表面再放置一个中子,这个中子就如同压垮骆驼的最后一根稻草,瞬间,中子球自身无法抵御引力,开始进一步坍缩。

那么,当黑洞形成时,具体发生了什么呢?

现在,我们再想象一个由夸克和胶子构成的中子。我们知道,在中子内部,胶子在夸克之间运动,传递强核力,从而将夸克组合在一起形成中子。在中子星坍缩成黑洞的过程中,其中一个夸克会比另一个夸克更靠近黑洞中心的奇点,而另一个则相对较远。



为了实现力的交换,维持中子的稳定,胶子必须在某一时刻从靠近奇点的夸克移动到远离奇点的夸克处。然而,即便胶子以光速运动(胶子没有质量),此时也无法再传递强力了!

因为在黑洞内部,所有零测地线,也就是物体以光速运动的路径,最终都会指向黑洞中心的奇点。这意味着,胶子的运动路径不再是自由地传递强力,而是只能朝着奇点坠落,并且,胶子永远不可能比发射时距离黑洞奇点更远。

一旦进入黑洞的视界面,所有的力都无法正常传递。这就是为什么黑洞视界内的中子必须崩溃,最终成为中心奇点的一部分。



现在,让我们回到那根跨越黑洞视界面的绳子。

无论何时,只要有任何粒子穿过视界,就绝无可能再从视界中逃逸出来。光子和胶子是负责与视界外粒子交换力的粒子,可一旦它们进入视界面,就会径直落向黑洞奇点,根本无法到达视界外去传递任何力!

没有了电磁力或强核力,任何物质都将土崩瓦解,因为在这种情况下,原子都无法稳定存在。倘若我们还假设绳子不会断裂,那么更有可能出现的情况是,这些粒子冲向奇点的作用力会将整艘宇宙飞船都拖入黑洞。



当然,即便黑洞的潮汐力很小,不足以分解任何物质,但所有具有质量、能量和速度的粒子,一旦穿过视界,都会朝着奇点运动,而不会再去传递任何力。

综上所述,一旦穿过黑洞的视界,无论采用何种方法,都无法再走出黑洞。

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