问题

黑洞真的是吞噬了物体吗?

回答
“黑洞吞噬物体”这个说法在日常交流中非常形象,但从物理学的角度来说,更准确的说法是黑洞具有极强的引力,能够将周围的物质拉向自己,甚至连光都无法逃脱。

让我更详细地解释一下:

1. 黑洞的本质:引力的极致体现

什么是黑洞? 黑洞并非一个“洞”,而是一个在时空中具有极强引力的区域。它的形成通常是由于一颗大质量恒星在其生命末期,自身引力战胜了内部压力,发生引力坍缩,将物质压缩到一个极小的体积内。
奇点(Singularity): 根据广义相对论,黑洞的中心是一个奇点,所有物质都被压缩到这里,密度和曲率无穷大。虽然我们无法直接观测到奇点,但它的存在是黑洞理论的基石。
事件视界(Event Horizon): 这是黑洞周围的一个关键边界。事件视界并非一个实体表面,而是一个“不归点”。一旦任何物体越过事件视界,它将无法再逃脱黑洞的引力束缚,因为逃逸速度(即需要多快的速度才能摆脱引力)在这个边界上已经超过了光速。

2. “吞噬”的过程:并非主动进食,而是被动拉扯

引力的作用: 当一个物体(比如一颗恒星、一团气体或一粒尘埃)靠近黑洞时,黑洞强大的引力场会开始作用于它。这种引力作用与地球的引力作用是相似的,只是强度要大得多。
潮汐力(Tidal Forces): 随着物体越来越靠近黑洞,物体靠近黑洞的一侧受到的引力会比远离黑洞的一侧受到的引力更强。这种引力差会产生潮汐力,将物体拉伸,就像我们被地球的潮汐力拉扯一样。对于非常大的物体,这种潮汐力可能非常剧烈,足以将物体撕裂成碎片。这个过程被称为“意大利面化”(Spaghettification)。
吸积盘(Accretion Disk): 当大量的物质被黑洞的引力吸引时,它们通常不会直接掉入黑洞。相反,由于角动量的保留,物质会围绕黑洞旋转,形成一个扁平的盘状结构,称为吸积盘。在吸积盘中,物质相互摩擦,产生极高的温度和辐射,这是我们能够探测到黑洞活动的主要方式之一。
最终的命运: 最终,盘中的物质会因为能量的损失和持续的引力作用,缓慢地螺旋式地向内移动,最终越过事件视界,进入黑洞的内部,并在奇点处被“消失”。

3. 为什么说“吞噬”是形象的说法?

非主动行为: 黑洞本身并没有意识,它不会主动地“捕食”或“吞噬”。它的“吞噬”是其引力性质的自然结果。如果没有任何物质靠近它,它就只会静静地存在。
物质的最终归宿: 我们可以认为,物质一旦越过事件视界,就从可观测的宇宙中消失了,进入了一个我们无法理解的区域。从这个意义上来说,它被“吞噬”了。

4. 黑洞吸收的还有什么?

光: 最著名的就是光。光在事件视界内也无法逃脱,所以黑洞看起来是黑色的,因为它不反射或发出光。
电磁辐射: 除了可见光,黑洞也吸收其他形式的电磁辐射。
信息? 这是一个更深奥的问题,即黑洞是否会完全抹去物质携带的信息。这就是著名的“黑洞信息悖论”,科学家们仍在探索其中的奥秘。

总结来说:

黑洞并不是像一个活物那样主动地“吞噬”物体。它更像是宇宙中一个拥有极端引力陷阱的区域。当物质足够靠近它时,强大的引力就会将物质拉向自己,并随着物质越来越靠近而产生剧烈的潮汐力。最终,物质会越过事件视界,进入黑洞内部,从我们的宇宙中消失。我们通过观测黑洞周围吸积盘发出的辐射,才得以“看到”黑洞的存在和它的“吞噬”行为。

所以,“吞噬”是一个非常形象的词来描述黑洞的强大引力将周围物质拉进去的过程,但其背后的物理机制是引力作用和时空扭曲。

网友意见

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短回答:会,也不会,取决于你从什么地方观察。

如果你感到困惑,请看长回答。

有一天,猫在太空中追逐老鼠(这是两只可以在太空中飞行的神奇动物)。老鼠走投无路,一头跳进了黑洞,而猫则留在远处观察。我们来看看在这一事件中,猫和老鼠分别会看到什么。

随着老鼠靠近黑洞,引力越来越强,而且引力增加的梯度越来越大。到了一定距离,对小型的黑洞,老鼠头部受到的引力远远大于尾部。巨大的引力差会把老鼠拉长。物理学家把这种现象叫做“面条化”(spaghettification,这个单词来源于spaghetti,意大利面)。而大型黑洞引力增加比较平缓,可以让老鼠安全的跳进去。

从猫的角度观察,老鼠向黑洞跌落的速度愈来愈慢,而且老鼠身上发出的光越来越红,原来越暗,最后渐渐消失。猫不会看见老鼠进入视界。这是因为,距离黑洞越近,引力越大。由于巨大引力场扭曲时空的效果,时间变慢,所以猫会观察到老鼠跌落的速度降低。对于光来说,变慢的时间降低它的频率。所以老鼠发出的光向低频方向移动。这种现象称为红移。

需要注意的是,红移和蓝移并不一定是光的颜色变红或变蓝,而是指频率变化。红移是频率降低,蓝移是频率增大。

图片来自

电磁波_百度百科

猫能看到老鼠是因为来自老鼠身上的可见光。由于老鼠位置时间变慢,光频率降低,可见光红移成为红外线,微波,无线电波,最后频率降至无限低,我们就可认为光已经不存在了。不但猫的眼睛,任何观察仪器都看不到了。这时,在猫的时间线上,或者说在离黑洞足够远的整个宇宙中,老鼠仍然在缓慢跌落,直到最后停止在黑洞视界。从猫的角度来看,老鼠已经停止了。就算等到时间的尽头,老鼠也不会掉进视界。

从老鼠的角度来看,它不会感觉自己向黑洞跌落的过程有任何异常,就像从高处跌落地面一样。它清晰的知道自己穿过视界,进入黑洞内部。所以对于老鼠来说,穿过视界这一事件(event)必定发生,而对于黑洞外的猫来说,这一事件不会发生。这就是视界(event horizon)这一名字的来历:这是一个事件的边界,边界内发生的事件对于边界外的观察者来说,永远不会发生。


在穿过视界一瞬间,如果老鼠回头看的话,他会看到外面的宇宙迅速的发展,恒星耗尽燃料爆炸,银河系和仙女座星系碰撞,所有恒星熄灭,宇宙变得一片死寂。当然从技术上说,它看不到。从外部射进来的光会因为蓝移变成高频的伽马射线,不但无法辨认有效信息,还会把老鼠烤熟(可以认为它在短时间内接收到了宇宙无限长时间内发出的能量)。

最后,回到对问题的回答。

  • 黑洞会吞噬物体,如果你是那个物体。
  • 黑洞不会吞噬物体,如果你不是那个物体。

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