如果你掉进了黑洞里你会死吗 掉进黑洞会发生什么

如果你掉进了一个黑洞，你可能以为自己马上就会死掉，事实上你的命运远不止这么简单。

任何人都有可能碰上这样的事。掉进黑洞时，你可能正在太空中寻找适宜人类居住的星球，也可能只是在散步途中滑了一跤。不管是什么情况，我们总会在某个时候遇到这个古老的问题：一个人掉进黑洞后会发生什么呢？

你可能觉得这个人会被压扁，或者被撕成碎片。但真相远比你想象的更神奇。

在你进入黑洞的那一瞬间，现实就一分为二了。在一种场景中，你将瞬间化为灰烬，而在另一种场景下，你几乎毫发无损——这两种情形可能都是真实的。

在黑洞里，我们已知的物理法则都不适用。根据爱因斯坦的理论，引力会使空间变形，发生弯折。所以如果有一个物体的密度足够大，那它周围的时空扭曲就会非常强，以致时空向内弯折，在原来的时空平面上钻出一个“洞”。

一颗巨大的恒星耗尽燃料后，就会产生黑洞形成所需的极大密度。恒星的核心在自身外壳的重量下向内收缩、塌陷，时空也随之压缩。引力场变得非常强，连光也无法逃脱，这颗恒星所在的位置就形成了一个极度“黑暗”的区域：黑洞。

黑洞的外边缘叫做“事件视界”。在事件视界上，引力与光速逃逸恰好可以抵消。在这一区域之外，光线还可以逃离；一旦越过事件视界，就无路可逃了。

事件视界是一层闪耀的能量墙。视界上的量子效应会产生热粒子流，并向宇宙中辐射，这就是“霍金辐射”，以预言了这种现象的物理学家史蒂芬·霍金命名。只要有足够的时间，黑洞的质量会通过霍金辐射逐渐蒸发，最后消失。

越靠近黑洞中心，时空曲率越大；黑洞中心的时空曲率会达到无限大。这里就是“奇点”。在这里，时间和空间都失去了意义，所以我们熟知的建立在时间和空间概念上的物理法则也不再适用。

没有人知道奇点上有什么。另一个平行宇宙？什么都没有？还是《星际穿越》里书架背后的五维时空？这是个未解之谜。

所以如果你不小心掉进了一个黑洞，到底会发生什么呢？我们先问问你的太空旅伴吧，姑且叫她安妮。处于黑洞外安全地带的安妮惊恐地看着你陷入了黑洞。从她漂浮着的地方看去，是一幅奇异的景象。

随着你向事件视界加速飞去，安妮眼中的你被拉长和扭曲了，好像她在透过放大镜看你一样。而且，你离视界越近，你在她眼中的移动就越慢。

你没法向她大声呼喊，因为太空中没有空气。你可以利用iPhone的手电筒向她传递摩尔斯电码（真的有一个专门的摩尔斯电码app呢），但是光信号传播得更慢，她看到的闪光会越来越红（光线的波长在强大的引力场中会被严重拉伸），频率越来越慢：“我很好，我……很……好……”

到达事件视界的那一刻，你在安妮眼中的影像被冻结了，好像有人按了暂停键似的。你像张海报一样被贴在那儿，一动不动，沿着视界表面伸展，被越来越炽热的温度逐渐吞噬。

在安妮眼中，空间的伸展、时间的停止和霍金辐射产生的高热慢慢地把你抹除了。你还没踏进黑洞一步，就已经灰飞烟灭了。

但是在给你准备葬礼之前，我们先别管安妮了，让我们从你的视角看看这个残忍的画面。更奇怪的事情发生了：你什么事也没有。

你会在这个宇宙中的“不祥之地”中滑行，连一点颠簸都没有，也没有拉长、减速或者高温辐射。这是因为你处于自由落体状态，所以你感觉不到自身的重量，爱因斯坦称之为“最让我愉悦的想法”。

毕竟事件视界并不是太空中的一堵砖墙，这只是人工设计的视觉效果。黑洞外的观察者看不到黑洞内的情况，但这跟你没关系，对你来说，根本就没感觉到有什么界限。

当然，如果这黑洞小一点，你就要倒霉了。你的脚受到的引力会比头受到的引力大得多，你会像根意大利面一样被拉长。但幸运的是，你掉进去的这个黑洞还挺大的，比太阳还要大几百万倍，所以把你变成拉面的引力微弱得可以忽略不计。

事实上，如果一个黑洞足够大，你到达奇点前的余生都可以平安度过。

你可能会奇怪，这怎么能叫平安呢？你被吸进了时空连续体的一个裂缝里，不情不愿地被引力控制着，再也不能回头了。

但你仔细想想，其实这种感觉我们很熟悉，只不过它的来源不是空间而是时间。时间的洪流滚滚向前，永不倒流，还不顾我们的意愿把我们也裹挟向前，让我们无法转身回头。

这可不仅仅是一个类比。黑洞导致的时空扭曲极其强烈，以致视界内的时间与空间交换了彼此的角色。在某种程度上，把你拖向奇点的确实是时间。你无法转身逃离黑洞，就像无法回到过去一样。

这时你可能想停下来问一个紧迫的问题了：安妮到底怎么回事？你明明在黑洞里受冻，周围只有诡秘的虚空，她为什么坚持说你已经被视界上的辐射烤成薯片了呢？是她出现幻觉了吗？

其实，安妮的精神很正常。从她的角度上看，你确实已经被视界烤成薯片了，这不是幻觉。她甚至能收集起你的骨灰，带回给你的亲友。

事实上，自然法则要求你必须以安妮看到的形式留在黑洞外。因为量子物理的准则就是信息永不会丢失。除非黑洞外的物理法则崩溃，否则能解释你存在的所有信息都必须留在视界外。

另一方面，物理法则同样要求你穿过视界，不会遇到热粒子或其它障碍。否则就违反了“最让爱因斯坦愉悦的想法”和他的广义相对论。

所以根据物理学的不同理论，你既是黑洞外的一堆骨灰，也是黑洞里毫发未损的大活人。最后，还有一条同样重要的物理准则：信息不能被复制。你必须同时存在于两个地点，但同时你只能有一个。

不知怎么地，物理学就给了我们这样一个看似荒唐的结论。物理学家们把这个令人恼火的谜题叫做“黑洞信息悖论”。幸运的是，90年代他们终于找到了一个解决办法。

物理学家莱昂纳德·萨斯坎德意识到，根本不存在“悖论”一说，因为没有人能看到另一个版本的你。你和安妮都只能看到你的其中一种存在形式，你们俩不能像交换课堂笔记似的进行沟通。也没有第三个观察者能同时看到黑洞内外的情况。所以，量子物理和广义相对论都是对的。

除非，你还是深究，哪个版本的故事才是真相。你到底是死了还是活着呢？

黑洞给我们揭示的一个巨大秘密就是——真相根本不存在。真相取决于你问的是谁。安妮有安妮的真相，你有你的真相。故事到这儿就结束了。

嗯，快结束了。2012年夏天，艾哈迈德·艾尔姆赫里、唐纳德·马洛尔夫、詹姆斯·萨利和波尔钦斯基（合称“AMPS”，取自四人姓氏的首字母）四位物理学家设计了一个思维实验，这个实验可能会颠覆我们对黑洞的所有认知。

他们发现，萨斯坎德的解决办法始终围绕着一个中心，那就是你和安妮之间的矛盾被事件视界调解了。安妮看到你被霍金辐射烧成了灰烬，你看到的自己却在黑洞里好好地漂着，这不是安妮的错，因为事件视界的存在阻碍了她的视线。

但是，如果有一个办法能让她不必穿过视界就知晓另一边的情况呢？

根据相对论这是不可能的事，但在量子物理里就没那么绝对了。有一个小把戏能帮安妮往视界后面偷偷看一眼，这个小把戏就是爱因斯坦口中的“鬼魅般的超距作用”。

所谓“鬼魅般的超距作用”是指一对相隔遥远的粒子之间有一种神秘的“纠缠”关系。它们是一个无形的整体，所以描述它们的信息在哪个粒子中都找不到，而是存在于粒子间的神秘联系中。

这四位物理学家的想法大致就是这样。我们假设安妮在视界附近得到的一组信息叫做A。

如果她的故事是真的，你已经被黑洞外的霍金辐射烤熟了，那么信息A一定是跟辐射中的一组信息B发生了“纠缠”。

如果你的故事才是真的，你在视界另一头活得好好的，那信息A就肯定是和黑洞里的另一组信息C发生了“纠缠”。

问题就出在这里：每一组信息只能发生一次纠缠。也就是说，信息A只能和B或C的其中一个发生纠缠。

所以安妮把信息A放进她手头上的纠缠解码器，吐出的答案只有一个，不是B就是C。

如果答案是C，那你的故事版本赢了，但量子物理将会崩溃。如果A与黑洞深处的C纠缠，那对安妮来说那份信息就永远丢失了。这就违背了量子物理信息永不丢失的准则。

现在剩下B。如果安妮的解码器发现A与B纠缠，那安妮赢了，但广义相对论输了。如果与A纠缠的是B，那安妮的故事才是真的，也就是说你真的被烤成薯片了。根据相对论，你本该直接穿过了视界，但你却撞上了一堵真实存在的“火墙”。

所以我们又回到了起点，你掉进黑洞后到底会发生什么？你是像自身观察到的那样直接滑进黑洞，平安度过？还是渐渐靠近视界最后却撞上了一堵致命的“火墙”？

没有人知道答案。这个问题已经成为基础物理学中最有争议的问题之一。

为了调和广义相对论和量子物理的矛盾，物理学家们已经付出了超过一个世纪的努力，但他们知道，最后总会有一个理论做出让步的。“火墙悖论”或许就会告诉我们妥协的是哪一个，并给我们指出一条通往更深奥宇宙理论的路。

安妮的解码器也许能提供一个线索。要搞清楚信息A到底与哪一组信息纠缠是一个极其复杂的过程。普林斯顿大学的物理学家丹尼尔·哈洛和斯坦福大学的帕特里克·海登想知道这个过程到底会耗时多久。

2013年，他们通过计算发现，即使用上目前物理学允许的最快的计算机，安妮也要花上极其漫长的时间才能解读出纠缠的结果。等到她得到答案时，黑洞早就已经蒸发殆尽，带着它的“火墙”死亡威胁从宇宙中消失了。

如果是这样，过于复杂的过程足以让安妮永远都无法得知哪个故事才是真相。因此，我们只能假设两个故事都是真实的，真相是什么只取决于谁是观察者。如此一来，两个物理理论系统都不会受到威胁，也没有人会撞上一堵莫名其妙的“火墙”。

物理学家们又多了个新的问题去思考和研究：复杂计算（就像安妮无法完成的那个）与时空之间有什么联系？这可能是通往更深层理论的大门。

这就是黑洞的美妙之处。黑洞不仅仅是太空旅行者讨厌的障碍，也是一个理论实验室，它能捕捉并放大物理学中极微小的缺陷，让它们无法被世人忽视。

如果现实的真正本质仍然隐藏在某处，那么最有可能找到它的地方就是黑洞。不过，在搞清楚火墙的事情之前，我们最好还是在黑洞外面找。或者可以把安妮送进去，这次也该轮到她了。

原文选自：BBC

译者：何芊芊

编辑：钦君

阅读更多文章，请关注“文谈”公众号：cdwentan

,