如果你掉入黑洞会发生什么？

如果你在互联网上搜索“黑洞”，至少有一个最上面的搜索结果会声称告诉你如果有人掉进黑洞会发生什么。

但为了节省您的大量时间和无用功，简短、诚实但可能最不令人兴奋的答案是，没有人真正知道。别担心。科学家们对可能发生的事情有一些有根据的、尽管令人费解的想法。不过，要理解它们，您首先需要掌握一些有关黑洞的基本概念。

什么是黑洞？是什么让它们如此奇怪？

抓起你身边的一个小物体，比如一支铅笔。抓到了吗？恭喜你，你刚刚战胜了整个地球的引力。“在所有自然力中，引力是最弱的，”天文学家兼美国宇航局天体物理学家 Roopesh Ojha 说。

引力虽然很弱，但统治着整个宇宙。如果你把刚抓起的笔扔到空中，它会很快落回。但在宇宙中有些地方，这种引力几乎比地球强无数倍——强大到连光都无法逃脱它们的控制：黑洞。这些太空物体密度极高，引力非常强大，绝对没有任何东西可以抵抗它的引力。

“小时候，我对黑洞的理解是这样的：黑洞是一种引力非常强的物体，如果你离它足够近，任何火箭都无法把你带出去，”奥贾说。

如果我离黑洞太近会发生什么？

现在，地球对你身体靠近地面的部位的吸引力更大一些。你无法感受到或看到这种吸引力的影响，这种吸引力被称为潮汐力，因为相对于宇宙的大小，地球并不是那么大。因此，地球所受到的引力也并不那么强。

但由于黑洞的质量大得多，那里的潮汐力比地球上的要强得多。“如果你是一名宇航员，脚先着地，坠向黑洞，”奥贾解释道，“你脚上的拉力比你头上的拉力大得多，所以在你坠落的方向，你会被[潮汐力]拉长。”这个过程的真实天体物理学术语非常简单：意大利面化。

经过“面条化”之后，进入黑洞的任何东西（恒星、尘埃、行星或不幸的宇航员）都已越过一道看不见的屏障，即事件视界，或不归路。除此之外，我们只能根据经验猜测会发生什么。

黑洞之谜

事件视界之外存在着所谓的奇点：一个密度无限大的点，空间和时间在此扭曲，不再像我们所知的那样存在。它们是时空中非常小的区域，几乎无限多的质量都集中在这些区域。哈佛大学黑洞计划主任阿维·勒布说，在这种情况下，爱因斯坦为引力创建的方程式就会失效。

像奇点这样的物体可以用量子力学来解释。问题是，量子力学中粒子的行为方式与爱因斯坦广义相对论中物体的行为方式截然不同。因此，黑洞内部是一个矛盾：一个引力极强的地方，但同时只能通过量子力学来理解。一个世纪以来，科学家们一直在寻找“万物理论”。用 Ojha 的话来说，“黑洞代表了目前物理学中最大的问题。”

目前大多数假设（据哈佛大学量子引力教授丹尼尔·贾弗里斯称，不计其数）在数学上都是可行的。但这并不意味着所有这些解决方案都实际发生。所以请记住：你读到的超出这一点的任何内容都是可能的，但不一定是正确的。

如果我进入黑洞，那真的是我的末日吗？

就你现在的身体形态而言，是的。但从更深层次的意义上讲，可能不是。多亏了斯蒂芬·霍金，我们知道黑洞会发出辐射，导致它们慢慢缩小直至消失。

但如果黑洞最终消失，它们就违背了量子力学的一条原理，即信息（宇航员的粒子与恒星粒子的区别）永远不会消失。如果黑洞最终消失，它们在数十亿年的存在过程中吞噬的信息又去了哪里呢？

丹尼尔·贾弗里斯和其他一些人认为，信息通过所谓的霍金辐射逃逸。在事件视界（即面条化之后无法返回的无形点）附近，物体运动速度极快，温度和辐射水平也很高。在那里，质量分解为最基本的状态：量子粒子。这些粒子只成对存在，它们在量子层面上“纠缠”。

信息悖论的一个解决方案是，即使粒子对中的一个落入黑洞，另一对粒子也可以逃脱，并将信息带回宇宙。

根据这一理论，如果一名不幸的宇航员进入黑洞，他们的部分量子信息最终会以霍金辐射的形式被抛出。从量子层面来看，这些微小粒子中的每一个都与无法逃离黑洞的部分信息紧密纠缠在一起。

贾弗里斯用篝火和一本书来解释这个概念。想象一下你烧了一本书。你再也无法阅读书页上的信息，但信息以另一种形式存在：它已变成灰烬和烟雾，散布在地球和天空中。但它仍然存在。

美国宇航局的奥贾说：“这是一个非常巧妙的解决方案，但我们仍然不知道它是否正确。”如果正确，它将与爱因斯坦的理论相矛盾，爱因斯坦的理论认为没有任何东西——即使是一个带有信息的微小量子粒子——能够逃脱黑洞的引力。

还有什么其他想法可以解释黑洞中可能发生的现象？

一些科学家认为，我们所熟知的三维现实并不是宇宙存储信息的唯一方式。根据他们的理论，如果某个东西掉进黑洞，它既可以在奇点（空间和时间变得不稳定的地方）中扭曲，也可以作为辐射留在事件视界内。从这个角度来看，黑洞的事件视界实际上是一个壳，是宇宙的一个二维平面，它存储的信息显然是三维的。

科学家用全息图来类比，以解释这一现象：全息图是仅存在于二维空间的信息的三维表示。从更大的尺度来看，这一理论可能意味着任何事物都可能没有“内部”：换句话说，整个宇宙可能就是一张全息图。

这是一个令人费解的概念，但还有更奇怪的概念

另一种理论认为，每个黑洞的尽头都可能有一个白洞，一个你永远无法进入，只能离开的地方。在白洞里，时间会倒流，质量不再是质量，而是质量的完全相反。这是一个鸡蛋可能重新破碎的地方——这是科学家在宇宙中从未见过的，但理论上有可能发生。

对于某些人来说，白洞理论和全息原理都违反了爱因斯坦的一些核心思想，而虫洞等黑洞的其他解决方案也存在同样的问题。

“问题是，如果你继续使用广义相对论方程，那么你最终就会违反这些方程，”奥贾说。

那么我们能弄清楚吗？

当被问到这个问题时，天体物理学家往往会笑出声来，指出我们可能永远不知道——或者可能需要很长时间。哈佛大学的阿维·洛布这样回答：“一百年来，我们还没能统一量子力学和引力。所以，推而广之，我认为这至少需要几百年。”