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^{NASA描繪的黑洞的形态}

其實掉進黑洞這件事兒也不是沒可能，可能就在你開着飛船尋找新的人類殖民地的時候，或者就在你散步的時候。隻要一個人足夠倒黴，掉進黑洞這事兒還真是有可能的。

不過像我們這些從沒掉進過黑洞，也不想掉進黑洞的人也會好奇：掉進黑洞是種怎樣的體驗?

你可能猜想人掉進黑洞後會被撞擊，或者被撕成碎片。然而，在掉進黑洞這事兒上還真的應了那句話：現實比想象更離奇。

模拟的黑洞經過時的引力透鏡效應，背景是被扭曲的星系。根據廣義相對論，當背景光源發出的光在引力場（比如星系、星系團及黑洞）附近經過時，光線會像通過透鏡一樣發生彎曲。 （圖片來源：wikipedia）

在你掉進黑洞的瞬間，現實就被一分為二了，也就是說，你變成兩個人了，而且兩個都是你。其中一個你會立刻燒成灰，而另一個你則會掉進黑洞深處，安然無恙。

什麼？這不科學？這其實很科學。因為在黑洞面前，人類目所知的物理法則會土崩瓦解。愛因斯坦告訴了我們重力會彎曲空間，使其變形。所以如果一個物體的密度足夠大，時空就會變形卷起來，并在現實中挖一個大洞，也就是我們說的黑洞。

一顆燃燒殆盡的恒星的密度會變得巨大，它在自身的重量下就會向内塌縮，連帶着時空一起被卷了進去。這種情況下，引力場會變得非常大，大到連光也無法逃脫出去。此時原來恒星所在的地方就會變得漆黑一片，形成了一個黑洞。

大麥哲倫雲面前的黑洞（中心）的模拟視圖。引力透鏡效應産生兩個放大的，以星雲最高處扭曲的視野。銀河系星盤出現在頂部，扭曲成一個弧形。（圖片來源：wikipedia）

這些你都知道？那我們來說說一個叫“事件視界”的東西。這是黑洞的外部邊界，而正是到了“事件視界”這個地方，黑洞的引力恰好抵消了光線逃離黑洞的能力。也就是說，這個邊界以内，光就逃不出去了。

“事件視界”充滿着能量、十分耀眼。在黑洞邊緣的量子效應産生的熱粒子會被輻射回宇宙。我們稱這個效應為“霍金輻射”，以物理學家斯蒂芬•霍金命名。霍金教授還預言，隻要時間足夠長，黑洞也會将自己的質量輻射殆盡并最終消失。這樣看來，黑洞也有弱點啊。

霍金的霍金輻射 圖片來源：T.Reyes

了解了黑洞邊緣的知識，現在我們走進黑洞裡面看看。越往黑洞深處走，空間變形得就越厲害，到了黑洞的中心，空間就會變得無限彎曲，而這就是“奇點”。在奇點上，時間和空間不再具有意義，而那些曾經依仗着時間與空間的物理法則也不再适用。沒了時間和空間，那兒到底有什麼呢？告訴你個秘密：沒有人知道。

黑洞假想圖（圖片來源：NASA）

說了這麼多，那掉進黑洞究竟是什麼樣的體驗呢？我們先從第三人視角看看你掉進黑洞時會變成什麼樣吧。

假設陪你一起進行星際之旅的是小紅，不過小紅卻幸免于難，在黑洞外靜靜地觀察着你掉進黑洞的整個過程。而她觀察到的景象也十分離奇。

^{接近黑洞時，被慢慢拉伸的你（圖片來源：Saeed Mirshekari）}

在你加速接近事件視界時，小紅會看着你被拉伸扭曲，就像哈哈鏡似的。可是當你逐漸抵達事件視界時，她看到的你就都是慢動作了。你當然沒法對着她喊救命，因為太空裡沒空氣。

但是你可以試試用手機的光給她發個莫爾斯碼。你的消息的傳遞速度就更慢了，這是因為光被拉伸到了越來越低的頻率，接近紅光。而當你真的到達事件視界時，小紅看到的你就此定格，就好像被按了暫定的遊戲人物似的，永遠地卡在了那一幀。在小紅看來，你被拉伸的空間、靜止的時間和霍金輻射的烈焰慢慢地吞噬了。

^{黑洞假想圖（圖片來源：NASA）}

我們抛開小紅的視角，從你的角度看，你又經曆了怎樣的體驗呢？嗯……你其實什麼體驗都沒有。這就是第二個你的故事。

事情是這樣的，你經曆了世界上最倒黴的墜入體驗，而且沒有撞到任何東西或經曆任何颠簸，你也沒有被拉伸、被放慢或是被滾燙的輻射灼傷。這是因為你在自由下落，因此你感受不到重力。

^{被拉成了面條狀的你（圖片來源：NPR）}

雖然掉進黑洞裡已經倒黴透頂了，但好在這次你掉進了比較大的黑洞裡（要比太陽還大上好多倍）。如果你掉進了一個小黑洞裡，那可就真的是倒黴得前無古人後無來者了。因為你腳所承受的重力要遠遠大過頭，也就是說，你會被黑洞的重力拉成面條。好在這個大黑洞讓你的腳和頭所受的重力差可以忽略不記，也免去了你被面條化的命運。

事實上，掉進大黑洞裡還有一個好處，就是在到達奇點之前，你還是可以活得好好的。

^{電影《星際穿越》中的黑洞}

被拉進黑洞的感覺其實還是可以想象的，這種感覺不是空間上的體驗，而是類似于時間上的。因為時間隻能向前，不能後退，完全不按我們的意志出牌。掉進黑洞也是如此，無法回頭。

這不僅僅是個類比。黑洞會在視界裡極度地彎曲空間和時間，以至于空間和時間互換了角色。在某種意義上，其實是時間拉着你飄向奇點。所以你無法轉身逃離黑洞，就如同你無法回到過去一樣。

在這時，你可能想停下來問自己一個問題：“小紅到底是怎麼回事？如果你在黑洞裡活得好好的，那她為什麼非說你被燒成灰了呢？她瘋了嗎？”

其實，小紅有充分的理由說她自己是對的。從她的角度來說，你确實已經死得透透的了，這不是幻覺，她沒準兒還能在宇宙裡收拾收拾你的殘骸呢。

事實上，是自然的法則讓小紅在黑洞外圍看到另一個你的。這是因為量子力學要求信息不能缺失。所以任何一點能證明你存在的信息都要留在事件視界之外，否則小紅所在世界的物理法則就崩塌了。

圖片來源：Nature

但在另一方面，也是物理法則讓你安然無恙地穿越了事件視界而不被燒成灰。不然，你就打破了愛因斯坦的廣義相對論。所以，有一個你在事件視界燒死了，另一個你在黑洞裡漫遊。

這還不算完，還有第三個物理法則要求信息不能被克隆。因此，雖然你存在于兩個地方，但是世界上隻能有一個你。所以說，是物理法則造就了黑洞内外的兩個不同命運的你。

你可能聽得一頭霧水，黑洞還真是個讓人頭疼的地方。這些物理法則聽起來好似一派胡言亂語，難怪物理學家們會把這種現象叫做“讓人火冒三丈的黑洞信息悖論”。

^{圖片來源：Icy Tales}

可到底哪個現實才是真的呢? 你是準備好英勇就義了呢，還是潇灑地在黑洞裡活呢？這個問題也是量子力學與廣義相對論的一場對決。物理學家們已經試圖調和對廣義相對論與量子力學超過一個世紀了，而且大家都知道一方最終會敗陣。解決黑洞的信息悖論會告訴我們哪一方才是勝者，甚至把我們帶到關于宇宙的更深層的理論中去。

不過現在，對黑洞這事兒，我們還沒有一個明确的答案，也許未來是在等着你去揭秘呢。

如果有一天你能星際穿越，你最想去哪裡？請在評論區告訴我們吧！

^{作者 | Amanda Gefter}

^{編譯 | 檸檬公爵 七君}

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來源：新華号 萬物雜志

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