天文|进入黑洞的东西最后都到哪儿去了?


天文|进入黑洞的东西最后都到哪儿去了?
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拥有巨大质量的物体产生的引力场源自其对周围时空的“结构性”弯曲 , 这体现为四维时空的“等时仿射集”不再平直 , 就像重物压在蹦床表面会让它弯曲一样 。 最后这个类比被叫做“橡皮膜类比” , 它是个比较常见的类比方式 。

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一个黑“洞”的质量非常集中 , 以至于它“把橡皮膜拉伸”到下方无穷远的位置这是理论计算的结果 , 并在这里“撕开了一个口子” 。 在事件视界的地方 , 时空已被拉伸到与原先垂直的地步 , 且在此后一直保持垂直 。 如果有东西掉入黑洞 , 那么它只要穿过事件视界实际上不会 , 就会永久地驻留在其内部 , 从外面看上去 , 这个东西会经由视界的某个点“穿入”黑洞 。

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然而呢 , 掉进黑洞的东西是永远也没办法抵达并穿过事件视界的 , 因为穿越事件视界意味着要通过视界下方这个无穷深的深渊 。 视界内外的实际距离是数学意义上的无穷大 , 毕竟这里的时空结构已经被无限地扭曲了 。 不管视界里面有什么 , 即使你能够梦幻般地超光速航行 , 你也没办法抵达并穿越视界 , 毕竟需要通过的距离是无穷长的嘛 。
所以问题的答案是:所有掉向黑洞的东西……都会在那里一直掉 , 一直掉 , 然后就这么永远掉下去 。 空间被无限地扭曲(这里不好说是向下扭曲还是向外扭曲 , 毕竟这是在高维空间发生的 , 而我们只熟悉三维空间的情况) , 以至于这个东西要走无穷长的路程才能真正进入视界 , 因而不管物体掉多久 , 进入视界所需要走的路程总是无穷长的 。

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这是个大多数物理学家都不想回答的重要问题 。 不过我们对黑洞结构的理解可以帮助我们给出问题的答案 。
引力场会导致时间膨胀效应产生 , 这意味着引力场会影响大质量天体周围的时间流速 , 这个影响即使是在地球上也是很明显的——地表时间的流速比宇宙空间中的要慢 , 搞得我们还要在校对人造卫星和地表的钟时花额外的工夫去处理这个问题 。 那些早期的通信卫星的运行失败也全都是基于这个问题 , 后来人们还不得不在人造卫星的钟上面编入一个补偿器程序来让卫星进行良好的地面通讯 。

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