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只要一直往外走能否最终脱离黑洞

2019-11-20 19:50:42

其实这个问题的本质是:黑洞视界和内部,一个质量非零的粒子,不管朝向哪个方向运动,都是往内部运动。(看@髙顯这个答案:光一直以光速向前传播,可为何光逃离不了黑洞?)听起来匪夷所思,实际上,无法逃离的根本原因就是黑洞视界和内部的时空结构与大家正常生活的地方的时空结构不同。大家正常生活的地方,如果大家想要逃离地球的束缚,那么不断的给飞船提供推力即可。可是,视界上的逃离速度达到了光速,那么很简单的,大家要求质量非零的实粒子速度小于光速(也就是只能走类时线),自然不能逃离。一般而言,逃逸速度的说法已经足够了,可是如果大家进一步思考,想到广义相对论中讲,引力是可以几何化的。什么意思呢?就是说,大家可以扔掉引力这种力,而是把一个天体产生的引力的效应看作是这个天体对时空背景的影响。那么也就是说,如果大家认定实粒子只能走类时线,就可用说一个有很大质量的天体的地方,时空舞台是跟没有天体的地方不同的。而黑洞视界上,时空结构是如此的奇特,以至于任何质量非零的粒子不管怎么运动,不管以多大的速度(只要还是走类时线,也就是不能超过光速)朝哪个方向运动,它的前方都是朝向黑洞内部的。OK,问题来了。好好的一个问题,就说逃逸速度是光速,质量非零的实粒子不能逃出,这样就够了。罗嗦什么时空干嘛呢?原因很简单:那是问题的实质。相对论提供给大家的最有趣的结论是:等时面是可以任取的。不同参考系的等时面不同。进一步也就是说,如果大家想要描述一个运动,时间轴和空间轴在不同的参考系中是不同的。说的再简单些,就是,时间空间这个东西在不同的参考系,不同的地方(有天体和没天体,离天体近离天体远)是不同的。比如,在黑洞表明和黑洞里面,时空就变得很奇特,未来变得遥不可及,粒子的未来全部都在黑洞内部。如果还不明白,那就还回到上面的一句话:一个质量非零的实粒子,不管怎么运动,都是朝向黑洞内部。本回答为当初刚开始学习广义相对论的时候写的,以下内容有些并不严格的地方甚至理解错误的地方,请选择性阅读。【删除开始】然后回答通天塔的问题。实际的情况可能是,不停的造塔,其实塔却永远不能指向外部,因为光速的限制,使得大家没法向光锥外走,也就是塔只能往黑洞内延伸。如果不管这个,那也不太可行。大家没有相应的材料的理论,如果先不管是不是存在可以在黑洞内部这种时空结构中使用的材料,可以考虑下面这几种更加一般的情况的理解。存在奇点。这个点是时空不再连续的一个点。例如大家常常说的Schwarzschild黑洞,大家是找不到一个支撑的地方来搭建通天塔的。因为内部的时空结构的原因。一些简单的推导就可以知道,在一个范围内的能量(也就是说能量密度)达到一定值之后,这个区域就会形成黑洞。我觉得,大家在搭建这样的塔的时候,在后来所提供的能量已经太大,塔本身就会保持黑洞的性质。即使通过塔爬出,也不过还是在塔形成的黑洞。事实上,这个跟原来的黑洞是同一个而已……(我想,从视界的实质应该也可以导出一些结论,暂时还没有想到怎么做。)当然了,有人可能会问:如果只是从黑洞内部远离奇点的地方取材,然后建造在一个绕奇点运动着的物体上呢?这里最大的问题是,大家不知道黑洞内部是什么。物态方程等等各种不知道啊。现在的理论似乎没有办法得到一种可以在黑洞内部存在的块状材料。事实上即使是从黑洞外部进入的物体在靠近视界的时候已经解体。(一个简单的理解是:组成材料的基本成分之间只有存在相互作用才可以聚在一起,相互作用是由媒介子来传递的,在通过黑洞视界的时候,由于这种诡异的时空结构,媒介子已经不能够再在两个基本组成成分之间传递相互作用,所以材料就散了架。这种理解有待确认。)【结束删除】但是,科学还远源没有发展到尽头,科幻迷们尽情的想象,或许大家将来有了量子引力,或者其他的理论,大家就可以找到一种方法。现在下定论还为时过早,因为大家没有足够的恰当理论来描述这么强的引力下物理规律。现在看来,广义相对论极有可能是某一个理论的低能近似。

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