太空模拟器坠入黑洞

掉进黑洞会发生什么？一步步穿越事件视界

发布于 · 太空模拟器

黑洞是引力强到极点的地方：越过某个距离之后，任何东西都无法再出来，连光也不行。这条边界叫作事件视界。如果你掉了进去，究竟会发生什么？

答案出人意料：几乎完全取决于黑洞有多大。靠近一个小黑洞，你远在接近它之前就会被撕碎；而面对一个巨型黑洞，你可以飘过“不归点”而毫无感觉。下面我们用真实的黑洞和真实的数字，一步步跟着这次坠落。

三个可以掉进去的真实黑洞

视界半径与质量成正比：每一个太阳质量约 2.95 公里（史瓦西半径，2GM/c²）。

第一步：接近，天空开始弯曲

在你的身体出任何状况之前，你会先注意到景象的变化。黑洞会弯折周围的光线，于是它背后的恒星被拉成弧线和光环。你看到的那个黑色圆盘，也就是黑洞的阴影，宽度约为视界本身的 2.6 倍，因为靠得太近的光会被吞掉。事件视界望远镜照片里，发光圆环中间的暗区正是它。

随着你下落，阴影在视野中越来越大，宇宙其余部分扭曲后的影像被挤进越来越小的一块区域。

第二步：潮汐力，小黑洞的麻烦

要你命的不是引力本身，而是引力在你身体上的差别。离黑洞更近的脚，被拉得比头更用力。这种拉伸叫作“意大利面化”。

在小黑洞附近，这个效应极其残酷。对于像 Gaia BH1 这样 10 倍太阳质量的黑洞，在距中心约 1,700 公里处，一个 2 米高的人身上的拉伸就达到约 100 g，那里还远在视界之外；到了视界处，更会增大到约 2,000 万 g。你会在越过视界之前很久，就被拉成一串原子。

在超大质量黑洞附近，潮汐力却很温和，因为视界离中心非常远。在人马座 A* 的视界处，你身上的拉伸只有约万分之一 g，比坐电梯时的感觉还小得多。在 M87* 那里还要更小。

第三步：越过事件视界

最奇妙的部分来了。如果你掉进人马座 A*，在视界处什么特别的事都不会发生。没有墙，没有闪光，没有任何标志。你的手表照常走，你也不会有任何异样的感觉。视界并不是一个实物，它只是一个所有向外的路径都已转向内部的位置。

在远处看着你的朋友，看到的却是完全不同的故事。你发出的信号到达得越来越慢，越来越红，越来越暗。他们永远看不到你真正越过视界：你仿佛凝固在那里，逐渐消失在黑暗中。两种看法都没有错，这就是广义相对论。

第四步：最后的几秒

一旦进入视界，未来就指向中心的奇点，就像明天必然跟在今天之后一样确定。点燃火箭也帮不了你，只会让你更快到达。

你还有多少时间？从远处落入时，从越过视界到抵达中心，你自己手表上经过的时间是：

接近终点时，即使在巨型黑洞里，潮汐力也会无限增大，“意大利面化”最终还是会追上你。至于奇点本身会发生什么，目前没有人知道：那正是我们现有理论失效的地方。

小黑洞还是大黑洞？

如果非要选，就选大的。小黑洞会在视界之外就把你撕碎；超大质量黑洞则让你完好无损地越过不归点，再用半分钟环顾四周，看到一幅从来没有人见过的景象。

现在就可以在坠入黑洞模拟器中亲自体验这两种情况：它为人马座 A*、M87* 和 Gaia BH1 实时计算光线路径和你的时钟。

常见问题

掉进黑洞能活下来吗？ 活不了多久。靠近小黑洞时，潮汐力会在你到达事件视界之前就把你撕碎。靠近像人马座 A* 这样的超大质量黑洞时，你可以毫发无损地越过视界，但之后没有任何办法阻止你在大约半分钟后到达奇点。

什么是“意大利面化”？ 物体被潮汐力拉长的现象：引力对你离黑洞较近的部分拉得更用力，对较远的部分拉得较轻，于是你沿着下落方向被拉长，从两侧被挤扁。

越过事件视界后还有东西能逃出来吗？ 不能。在视界之内，每一条可能的路径，哪怕是光走的路径，都通向内部。这正是视界的定义。

到达奇点需要多长时间？ 取决于黑洞的质量。从远处落入时，对人马座 A* 来说，从视界到奇点你自己经历约 28 秒；对 10 倍太阳质量的黑洞约百万分之 66 秒；对 M87* 约 12 小时。

亲自探索： 坠入黑洞 · 引力波之声 · 恒星有多大？ · 3D 系外行星与银河系

资料来源

推导出的数字均为教科书中的史瓦西解结果：视界半径 2GM/c²（每个太阳质量 2.95 公里）；长度为 L 的物体受到的潮汐拉伸 2GML/r³；从远处落入时从视界到中心的时间 (4/3)·GM/c³；阴影半径 √27·GM/c²，约为视界半径的 2.6 倍。黑洞自转会让这些数值略有变化。