黑洞裏所有的物質都去了哪裏？另一個世界？

黑洞可以說是宇宙中最神祕的存在，黑洞有着目前宇宙最強的引力，連光速都無法逃脫。任何靠近黑洞的物質最終都會被吞噬，那麼問題來了，這些物質到了哪裏？

在談論這個問題之前，首先我來大概瞭解黑洞以及引力的歷史。早在艾薩克牛頓時代（1687年），就確定了重力是由於物質的存在，特別是它的質量。事實上，黑洞的存在是在牛頓出版《自然哲學原理》後不久提出的。

直到1915年愛因斯坦發表了他的廣義相對論，黑洞理論才真正興起。1916年，卡爾·施瓦茨基爾對這一現象進行了第一次真正的研究，他導出了黑洞的施瓦茲半徑方程（Rs=GM/c^2，其中Rs是施瓦茲半徑，G是牛頓引力常數，M是黑洞的質量，c是光速）。

爲了形成黑洞，物質會在自身的引力場下崩塌，比如一顆大恆星的死亡。如果所討論的物質足夠大，那麼它的引力將會達到無限大，以至於它將克服所有其他試圖抵抗崩塌的力，並且物質將繼續收縮，直到它變成一個點，稱爲奇點。這一點將具有無限的密度，並且將是無窮小的。對時空的影響是，它被扭曲到光無法再從黑洞逃逸的地步，因此得名“黑”。在奇點，已知的物理定律被打破了，因此科學家要花費大量的時間和精力來研究我們宇宙的這些奇怪的特徵。

卡爾·施瓦茨基爾半徑描述了黑洞的一種特性，稱爲事件視界。這是光可以從黑洞引力場逃逸的空間和它不能逃逸的空間之間的平衡點。雖然黑洞內部的奇點是無限小的，但黑洞看起來只是在它的視界大小範圍內具有強大的統治力，就像領地一樣。

當物質落入事件視界時，它就與其他時空隔絕了，實際上，它已經從我們存在的宇宙中消失了。一旦進入黑洞，物質將被撕裂成最小的亞原子成分，這些成分將被拉伸和擠壓，直到它們成爲奇點的一部分，並相應地增大黑洞的半徑。

有趣的是，現在一位斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）已經證明，黑洞內的物質並不是與宇宙其他部分完全隔絕的，只要有足夠長的時間，黑洞就會通過輻射掉所含物質的能量而逐漸溶解。

如果它是一個恆星質量的黑洞，黑洞的潮汐引力會使恆星從一個球形的球體變形，變成一個足球形狀的物體，最後，距離黑洞最近的一側和恆星背面之間的引力差將非常大，以至於恆星無法再保持自己一起。它將開始被黑洞引力粉碎，恆星的大部分質量進入黑洞周圍的吸積盤。如果黑洞的質量是太陽的10億倍以上，那麼黑洞的潮汐引力就會足夠弱，恆星可以穿過視界而不被粉碎。從本質上講，恆星被喫掉了，恆星中的物質在進入黑洞之前不會產生顯著的輻射增加。

一旦進入黑洞，超出視界，我們只能推測被捕獲物質的命運。廣義相對論告訴我們有兩種黑洞：一種不旋轉，另一種旋轉。每一種都有不同的地平線結構。比如非旋轉的“史瓦西黑洞”，物質就無法避免與奇點相撞。對於太陽質量的黑洞，它可以在幾微秒內到達奇點，而對於超大質量黑洞，則可能在幾個小時內到達奇點。我們不能預測奇點發生了什麼，因爲理論說我們達到了無限引力的條件。至於旋轉的“克爾黑洞”，內部結構更爲複雜，對於一些物質的輸入軌跡，原則上，你可以避免與奇點相撞，並可能在你進入後的數千年或億萬年後，從黑洞中重新出現，或者在某個非常不同的未來時間出現，類似時空穿梭。

而一些更加奇異的理論稱進入黑洞的物質會完全重新進入另一個宇宙，但是物理學家現在不相信這種解釋是準確的。問題是，對於由真實物理事件產生的黑洞來說，黑洞內部充滿了引力輻射，這使得時空的幾何結構非常不穩定，因此基本是不可能的。

但是物質到底去了哪裏？這一直是宇宙中最令人費解的問題之一；在科學家們假設黑洞存在之後，這個問題讓他們困惑了好幾年，而且真的沒有辦法去研究它們。就像光被困在黑洞中一樣，X射線和電磁輻射也是如此。然而，幾年後，科學家們發現間接定位黑洞是有可能的：通過觀察被黑洞重力引起的潮汐應力破壞的物質發出的X射線信號。

但是我們仍然很難知道黑洞另一邊發生了什麼，因爲沒有信息可以穿越視界。目前公認的理論是，在每個黑洞的中心附近都有一個“奇點”，即密度也達到無窮大的點。換句話說，所有的質量都包含在零體積中。至於黑洞內的物質發生了什麼，我們只能運用我們的想象力來想象，當然，科學家們已經考慮了每一種可能發生的情況。

所以唯一趨向答案的結果應該是任何穿過視界的物質都會向奇點向內加速。當它接近它時，它將經歷巨大的潮汐壓力。因爲奇點包含着巨大的質量，離奇點更近的物體的末端所承受的引力要比背向它的那一端要大得多，相當於爲質量逐漸增加的拉伸，俗稱爲“空間分裂”。

落下的質量將在有限時間內到達奇異點，並在質量參考系中成爲奇點的一部分。對於外部觀察者來說，由於如此強的引力場的相對論效應，情況有所不同。在事件視界之外，時間基本上是凍結的，所以對於任何一個觀察黑洞的人來說，它內部永遠不會發生任何事情。因此，如果一個物體開始靠近它並掉入水中，它將逐漸減速並變紅（光是紅移的）並且永遠不會穿過地平線。光會越來越紅移，直到它變成紅外線、微波、無線電波等等——直到它完全消失。對於黑洞內的任何東西發生了什麼，沒有任何理論，只有假設。

人們認爲，進入黑洞的物質會在中心被壓成一個稱爲“奇點”的微小點。那是唯一存在物質的地方，所以如果一個物體掉進黑洞，它不會像普通恆星那樣撞到表面。一旦到了，就到了。科學家們相信，進入黑洞，什麼也活不下來。人們有時會說“蟲洞”是通向其他宇宙的門戶，但現在人們認爲這些很可能根本不存在。

除此之外，我們只能運用我們的想象力。物理學家可能會嘗試去確定它在黑洞中心發生的可能性。

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