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[转载] 如果你被掉进黑洞，能看到什么？
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作者:
thesunlover
时间:
2009-4-2 19:06
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[转载] 如果你被掉进黑洞，能看到什么？
如果你被掉进黑洞，能看到什么？
英国《新科学家》杂志
美国科学家日前实施了一项电脑模拟实验，演示了在坠入黑洞过程中可能看到的景象。这项研究结果将有助于物理学家理解黑洞物质和能量似乎自相矛盾的命运。
似被无尽边界吞噬
美国科罗拉多大学研究人员安德鲁·汉密尔顿和加文·波尔赫默斯 (Gavin Polhemus) 根据爱因斯坦广义相对论原理，建了一个电脑模拟系统，用以描述重力如何扭曲空间和时间。他们还虚构了一个观察者的命运，让此人从轨道中坠入一个质量是太阳500万倍的巨大黑洞中，这相当于银河系中心黑洞大小。
当观察者逐渐接近黑洞时，一个黑圈在包含这个黑洞的星系四周忽隐忽现，这其实是“事件穹界”(event horizon)，即黑洞周围让物质有去无回的边界，在边界以外观测不到边界以内的任何事件。黑洞后面恒星释放的光被这一无尽边界所吞噬，而来自其他恒星的光则仅仅被黑洞印力作用所弯曲，在黑洞周围形成了一个变形的图像。
对于遥远的观察者来说，事件穹界的规模有一个“史瓦西半径”(Schwarzschild Radius，即临界半径，恒星的质量越大，其史瓦西半径越大)大小——对于这个黑洞来说是1500万公里。所以，虽然你离黑洞越来越近，仍会感觉黑洞还很遥远。即便在你穿越了史瓦西半径以后，你前方的光线仍被吞噬，从你的视觉来看，是永远无法抵达事件穹界的。
强大潮汐作用力
在模拟过程中，汉密尔顿和波尔赫默斯在事件穹界上标注红格子，使得这个边界看上去更形象。因为事件穹界呈球形，红格子上的两个圆代表中央黑洞的“南北两极”。当你穿过史瓦西半径，另一个人工视觉辅助标记也会跳出来。这个视觉辅助标记是白格子，围绕你所在位置，标示出遥远观察者在事件穹界的位置——如果别人与你一起穿过这一边界，你会在此看到他们坠入黑洞深渊。
最奇特的一幕会等到你生命的最后一刻。你离黑洞中心如此之近，甚至能感觉到强大的潮汐作用力。若是脚朝下坠入黑洞，你头部的引力比脚的引力弱一些。这种力量会将你撕裂，还将影响落在你身体周围的光——头部上面的光被拉伸，逐渐过渡至红色光谱范围，最终进入空白状态，此时，你整个视野将被挤压到一个水平环地带。
黑洞特性自相矛盾
整个模拟过程可能会揭开黑洞之谜。量子计算 (Quantum calculation) 看上去表明，黑洞内部错综复杂——在之前的研究中，科学家得出过这样的结论，那就是模拟实验中在黑洞里可能会形成更多的“熵”(entropy，热力学状态函数，用于量度系统无序性)，其数量超出外部观测者所看到的信息。
这就像是旧有黑洞信息悖论的“超动力版本”，该理论将坠入黑洞的物体或信息毁灭与量子力学针锋相对。量子力学宣称量子信息 (quantum information) 永远不会丧失。问题可能是，我们的空间视野很狭隘。空间视野在黑洞内部会分开。
为计算出全部的熵，汉密尔顿和波尔赫默斯假设，你将所有可能状态都加起来，物质和能量在空间中占据不同的点。不过，与其他的理论家一样，他们认为这种称为“位置方向”(locality) 的常规推理在黑洞内部不起作用。
空间不同点可能以某种方式分享相同的状态，但具体过程还是一个谜。诸如此类的模拟实验或许有助于揭开这个谜团。汉密尔顿说：“我们的模拟实验接近奇点 (Singularity)，似乎整个三维宇宙被压缩成二维表面。”不过，这是否预示二维图更重要就不得而知了。汉密尔顿说：“这是否具有任何重要意义？我也不知道。”
作者:
一元
时间:
2009-4-3 05:09
叹为观止
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