如果時間在黑洞凍結,只要克服引力,人能永遠活著嗎?

2020-11-29 李論科學

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

如果時間在黑洞停止,人待在黑洞裡能否永生?當然這個問題就排除黑洞強引力帶來的其他影響了,什麼潮汐摩擦、輻射之類的。我們先簡單說下黑洞!

啥是黑洞,咋來的?

我們人類對黑洞的定義其實很簡單,大家都知道這麼一個概念就是逃逸速度,地球的逃逸速度大約為11200米/秒,意思就是說你沒有這樣的速度就別想離開地球,還有太陽的逃逸速度大約為618000米/秒,雖然這兩個數字都很驚人,但我們努力努力,還是可以辦到的。

但是宇宙中就有一種天體它的逃逸速度比299,792,458米/秒還要大,對!沒錯,這就是光速,可以說連光都無法逃出這樣的天體。我們就稱其為:黑洞。就是這麼定義的。那黑洞咋來的?

關於黑洞的來歷,這是人類天體物理學一個比較大的成就,其實在20世紀初的時候,人類還弄不清楚太陽這麼亮、這麼熱,它的工作原理是啥?而我們現在知道了,太陽和天上的其他星星一樣,都是在其核心進行著氫到重元素的聚變來發光發熱,唯獨能決定恆星光度、顏色、未來命運的因素就是其包含燃料的多少,也就是恆星質量。

質量越大其越藍、越亮,說明核心燃燒氫元素的速度異常迅速,當然壽命就更短了,在宇宙中比我們太陽更亮的恆星只佔了5%,大多數都是些更下的M型恆星。像我們太陽燃燒燃料速度適中,可以存活120億年左右,但大質量恆星只有短短幾百萬年到幾千萬年,它們耗盡燃料時,會在Ⅱ型超新星的爆發中死亡,將外殼拋向星際介質,核心會在引力的作用下坍縮成一顆中子星或者黑洞。而黑洞會帶來一個更加奇特的效應。

引力不僅僅是一種力

你是否看過電影《星際穿越》,上面有個情節可能令人難以理解,一個星球經過了一個小時,而地球上卻經過了七個小時。

這種解釋歸結為科學家所說的引力時間膨脹效應。此效果可衡量觀察者在距引力質量不同距離的兩個事件之間所經過的時間。換句話說,在重力最強的地方時間會變慢,這是因為引力會彎曲時空。下面先貼一下愛因斯坦的廣義相對論時間膨脹公式:

看起來不夠簡單明了,這樣想吧,我們都知道時間遵循一個簡單的方程式:

速度=距離/時間

光在任何情況下速度始終是恆定的(這裡說的可不是不同的介質),並且以每秒30萬公裡的速度傳播。現在想像一下兩束光束:一個在弱重力場中在點a和b之間傳播,另一個在強重力場中在點c和d之間傳播。

由於空間和時間的彎曲,c和d之間的路徑較長,因此光在兩點之間傳播所需的時間更長。這就是我們所認為的引力影響時間的方式!簡單明了,如果引力將時空拉到一個點,那時間也就停止了!

時間停止,人能否不死!

引力時間膨脹效果已通過多次實驗證明,並用於運行和維護我們大多數人幾乎每天都在使用的功能:GPS。

全球定位系統(GPS)衛星位於地球表面上方約20197公裡處,因此離地球的引力場稍微遠一點。這些衛星上時鐘的滴答聲比地球表面上的時鐘快,因此科學家對衛星程序進行了校正,以確保發送回地球表面的GPS數據具有匹配的時間。

那麼如果我們決定前往引力場超強的黑洞,那麼引力時間膨脹能否幫助我們更長壽或者永生?

這個我們就要知道相對論中的時間膨脹,該理論與我們自己無關。所以才叫相對論!這是關於別人所看到的理論。就我們自己而言,無論身在何處或如何移動,時間總會像過去一樣流逝。

因此,假設我們處於黑洞或者超快的宇宙飛船中。生命的每一秒都是地球上的一千年。這是否意味著我們會永遠活著?不是的。我們仍然可以通過自己的手錶和日曆經歷正常的人類壽命。

假設我們位於一個非常強大的引力場中,極端的時間擴張,導致時間凍結!但是,這只是關於其他人看到的效應。其他人,在地球上的人,會看到我們的年齡變化緩慢,並且會看到我們的時鐘緩慢地滴答作響。但是就我們自己而言,時鐘將一如既往地滴答滴答,並且老化的速度將與其他任何地方一樣快。

因此,重複重點:相對論不是關於我們自己所發生的事情。這是關於正在觀察我們的其他人所看到的現象。因此稱為相對論!

相關焦點

  • 時間停止悖論能阻止黑洞的生長嗎?
    在這些星系的中心,超大質量的黑洞吞噬了足夠的物質,使其質量是太陽質量的數百萬或數十億倍。在吞噬物質的過程中,宇宙學家也發現黑洞存在發射輻射和相對論射流的行為。但是,有一個特別奇怪的現象,從外面看,任何被黑洞捕獲而下落的質量似乎需要無限的時間才能下落進入黑洞內,這能阻止黑洞的生長嗎?
  • 如果地球附近出黑洞或超大質量黑洞會是什麼樣?
    但是如果有一個外部觀察者,他會注意到地球驚人的變化。也許這個觀察者會發現,地球數百萬年的進化在一分鐘或更短的時間內飛逝而過。觀點二:如果地球在某個時間墜入了黑洞,那麼世界末日真的到來了,我們不可能在如此大的引力下,安然無恙。
  • 黑洞靠的是引力?引力又是如何逃脫黑洞的?
    一直以來,大家對於黑洞的解釋都有很多種,但是有一點是相同的:任何東西都無法超越黑洞的引力,即使是最快的光速也不行。可是有沒有人設想過一個問題:如果重力是由黑洞所發出的,那麼會有什麼不一樣嗎?但是就上述的問題,數學可能給出的答案是:沒有東西可以逃掉,而且引力也不會發生持續的程度。
  • 腦洞時間丨知道嗎?如果你走向黑洞表面,究竟會發生些什麼?
    黑洞是有恆星在耗竭後塌陷收縮形成的一個高密度、高質量和高引力的天體。它的引力本質上與所有天體都一樣,只不過由於黑洞的質量過大,所以引力強到令人髮指,甚至光子都無法逃脫。試想,質量極小光子都無法逃脫黑洞的束縛,那麼我們人類當然也不能,而且在強引力下人類會變成什麼樣子,會存在意識和物質形式嗎,不得而知。
  • 如果人類被吸入黑洞,將會發生什麼事情,是否有活著的可能性?
    如果人類被吸入黑洞,將會發生什麼事情,是否有活著的可能性?黑洞作為宇宙中最為神秘的天體,它從默默無聞到如今的人盡皆知,經歷了很長的一段歷史。英國的哲學家就曾表示,宇宙中或許存在著一種密度極大,甚至連光都無法逃逸的星體。
  • 人能活著穿越蟲洞嗎?-星際穿越,蟲洞,黑洞, ——快科技(驅動之家旗...
    想像一下在更高緯的空間裡,如果我們所處的三維時空就像是蘋果皮一樣彎曲著的,那麼穿越高維空間實體的「蟲洞」,必然可以讓我們更快地在三維空間中的兩個點之間往返。這聽上去有些奇怪,但從數學上來說,這是的確是廣義相對論的一個合理的解。我們能通過由經典的史瓦西黑洞造成的蟲洞嗎?
  • 凍結時間凍結光?-273.15℃的絕對零度究竟有多可怕!
    所以有人認為,宇宙中的萬物都逃不開溫度的控制,甚至當溫度低至絕對零度的時候,就連時間和光都能夠被凍結!我們經常會聽到許多恐怖的溫度,比如煉鋼爐內的溫度大約是1600度左右,地核的溫度大概有4000-7000度,而太陽內部的溫度可以達到恐怖2000萬度,而人類能夠製造出的溫度更是達到了5.1億度,根據科學家的估算,宇宙大爆炸時的溫度大概有1.4億億億億攝氏度,可以說是宇宙的最高溫度了。
  • 最神秘的黑洞,人能進去嗎?
    但這只是經典意義上的黑洞,真正的黑洞是廣義相對論推理出來的天體,我們知道根據愛因斯坦的廣義相對論,可以知道不存在引力,引力的效果無非是扭曲了,或者說壓縮了周圍的時空。比方所我有一把一米的尺子,當他置身於引力場中的時候它的長度就會發生變化,會變短。在這裡要注意一下,這把尺子它並不會覺得自己的長度會變短。而是在引力場以外的人覺得尺子變短了。
  • 黑洞能無限變大下去嗎?如果不能,它最大能變得多大?
    早在2019年,天文學家們公布了距離地球5500萬光年的M87*黑洞的照片,這是人類歷史上拍到的第一張黑洞照片,使我們終於能目睹黑洞的「廬山真面目」,而且也從事實上證明了黑洞的存在。根據,萬有引力定律,黑洞吞噬的物質越來越多,它的質量就會變得越來越大,它的引力也會變得越來越大。那麼問題來了,黑洞會這樣無限增長下去嗎?答案是:不會,黑洞的增長也會有個極限。幾乎每個大星系的中心都有一個超大質量的黑洞。例如,我們的銀河系中心就有一個超大質量的黑洞,它的質量大約是太陽的四百萬倍。
  • 如果人被吸入黑洞會發生什麼?有沒有活著的可能?
    說到黑洞,不少人第一個想到的就是它能吞噬掉周圍的一切物體。黑洞是恆星燃燒殆盡後,發生引力坍塌形成的。當一個天體收縮時,其核心隨後會在超新星中產生內爆,坍塌成黑洞並且擁有無與倫比的吞噬力。那麼人被吸進去,能活下來嗎?
  • 被黑洞「吃掉」的物質都去向了何方?是另一個宇宙嗎?
    黑洞裡所有的物質都去了哪裡?另一個世界?黑洞可以說是宇宙中最神秘的存在,黑洞有著目前宇宙最強的引力,連光速都無法逃脫。任何靠近黑洞的物質最終都會被吞噬,那麼問題來了,這些物質到了哪裡?如果所討論的物質足夠大,那麼它的引力將會達到無限大,以至於它將克服所有其他試圖抵抗崩塌的力,並且物質將繼續收縮,直到它變成一個點,稱為奇點。這一點將具有無限的密度,並且將是無窮小的。對時空的影響是,它被扭曲到光無法再從黑洞逃逸的地步,因此得名「黑」。
  • 待恆星熄滅、黑洞蒸發,宇宙會走向熵寂嗎?
    舉個例子,為了便於理解,你可以把一個孤立的盒子裡完全擴散開的煙,或孤立的一杯完全混合的牛奶咖啡近似看為熱力學熵寂或熱寂,雖然它們還具有足夠的溫度(如果你能想到引力,說明你考慮問題夠全面,這個後面再說)。用熱力學第二定律判定宇宙命運,問題出在哪?1、有限空間:熱力學第二定律簡單說來:孤立(不是封閉,有很大的區別)系統熵增總是大於0。
  • 太陽會坍縮成黑洞嗎?如果太陽變成了黑洞,地球會被吞噬嗎?
    恆星的引力和聚變反應產生的爆發力之間的平衡決定了恆星的大小。當恆星死亡時,核聚變反應停止,因為核聚變反應的燃料消耗殆盡。同時,恆星的引力將物質向內拉向核心,並壓縮核心。當核心壓縮時,它會升溫,最終產生超新星爆炸,爆炸後,物質和輻射被拋入太空,剩下的殘骸是高度壓縮的恆心核心。
  • 黑洞是如何影響時間的?
    從沒有人見過黑洞,也沒有人會看到。沒什麼可看的,就像物理學家喜歡說的那樣,這只是太空中的一個空白點——什麼都沒有。一個黑洞的存在是由它對周圍環境的影響推斷出來的。這就像從窗戶向外望去,能看到每棵樹的樹梢都向一個方向彎曲。你幾乎可以肯定地說,有一股強勁但無形的風在吹。
  • 如果太陽被黑洞吞噬,需要多長時間?
    凡是黑洞存在的地方,它的四周必然是一塵不染,非常乾淨,只要靠近它的天體或物質都會被它吞噬進去,邊光都無法逃脫,正是黑洞的這個超強引力特性,科學家雖然無法直接觀測到黑洞,但發現黑洞確也不是難事。只要發現宇宙某處空間一片空洞,沒有任何物質,而且光經過這裡也會發生扭曲或消失,那麼這個地方大概率會存在一個黑洞。
  • 專家解讀《星際穿越》:看到黑洞的沒法活著回來
    科學點讚   有史以來最精準的黑洞模型   可看到的人都沒法「活著回來」   作為宇宙中最黑暗質量最密集的物質,黑洞點燃了不少人的想像力,為眾多科幻小說和電影提供了精彩的素材和設定。在這部電影裡,黑洞其實是一個有史以來最精準的黑洞模型。
  • 黑洞的引力到底有多大,以至於光都無法逃脫
    黑洞周圍為什麼是發光的,由於黑洞的超大引力,吸住了超量的氣體,這些氣體就在它的周圍高速旋轉,這時就產生巨大的熱量,由於高溫高壓的作用,這些氣體就變成了等離子體,於是,看起來就是發光的。這些發光的氣體,一旦進入中間的黑色區域,就永遠出不來了,我們也觀察不到它們,所以中間的黑色永遠是黑色的,這個黑色區域最邊界的地方就叫作事件視界。黑洞在宇宙是普遍存在的,只是我們看不見。據說,大的星系中心都有黑洞存在。
  • 黑洞是什麼樣的?質量是無限的嗎?人類能駕馭它嗎?
    根據我們偉大的人類科學家愛因斯坦提出了大爆炸理論,宇宙中的天體來自大爆炸,爆炸源是一個奇點,它在虛無中爆炸,沒有時間和空間。在爆炸的衝擊下,宇宙中所有的天體都出現了,我們現在可以觀察到宇宙中至少有2萬億個星系,那麼宇宙中有多少天體呢?沒有人數的清楚。
  • 人掉入了黑洞中到底會發生什麼詭異的事情?你可能死了又活著
    宇宙中存在許多大小不一的黑洞,我們銀河系中央就存在這麼一個巨大質量的黑洞,它擁有非常強大的引力,使得銀河系所有星球都繞著它運轉。你是否想過一個問題,如果人類掉入黑洞中到底會發生什麼事情呢?要想知道這個問題,我們先來了解一下黑洞,在黑洞中,時空的扭曲會達到極限,黑洞最外層是他的事件邊界,也就是光線正好無法逃離的引力範圍,一旦越過這一邊界,任何的逃脫努力都是白費,連光都不例外。但是,黑洞吞噬了那麼多的東西,究竟都到哪裡去了呢?這些物資到底是怎麼憑空消失的,是轉化為自己自身是物資還是排出體外?
  • 地球引力能改變光的傳播嗎?
    按普通人的理解,光似乎不會被地心引力或其他引力影響、牽引。但實際上光是可以被地球引力影響的,只是人眼無法觀測到這種影響而已!首先,光的速度很快,30萬千米每秒,遠超過地球引力的逃逸速度11.2千米每秒,所以地球引力是無法留住光的!