落入黑洞会发生什么？ _经验知识

大家知道。霍金在3月14日去世了。这个日子正是爱因斯坦诞辰的日子。霍金研究了一生的黑洞到底是什么？
黑洞的提出：
谈到黑洞。首先必须说爱因斯坦。

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根据这个方程。德国天文学家史瓦西通过计算。得到了引力场方程的一个解。

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宇宙中究竟有没有黑洞呢？人们开始了一个世纪的寻找。直到今天人们依然把黑洞的存在定性为“可能” 。
那么霍金又做了什么呢？

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霍金对这个解又进行了一些尝试。在爱因斯坦广义相对论基础之上又引入了量子场论。并通过量子场论的分析。对黑洞的性质又进行了更加详细的描述。比如霍金提出了奇点理论、黑洞蒸发理论、证明了黑洞面积定理等等。霍金的数学功底非常强。他的理论都是通过完美的数学表达式得到的结果。但到目前为止。以上的理论还只是推测。黑洞是否真的存在。人们还处于怀疑阶段。霍金也因此没有获得诺贝尔奖。
进入黑洞的任何物体都无法逃逸
首先。黑洞质量非常大。以至于连跑的最快的物体--光都无法逃逸。为了理解“逃逸”这个概念。我们从比较经典的例子出发。讨论一下宇宙速度。

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牛顿曾经说：一个炮弹在地面发射。如果速度比较慢。就会落回到地面。如果速度达到一定值。就不会落地。而是环绕地球运动。这个速度称为第一宇宙速度。它的大小是7.9千米/秒。如果这个速度继续增大到11.2千米/秒。物体就再也不会回到地球。而是逃逸到无穷远处。这个速度也就被称之为逃逸速度。
在经典物理里。逃逸速度与星球质量和半径有关：

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其中G是万有引力常数。M是星球的质量。R是星球的半径。
我们会发现。如果星球的质量M越来越大。而星球的半径R越来越小。逃逸速度V就会增大。如果这个速度增大到光速c 。那么任何物体都无法逃脱星球的引力了。
于是。我们利用公式

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得到

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这个就被称之为史瓦西半径。也就是说。如果一个星球半径小于史瓦西半径。就连光也逃不出去。
大家注意：以上过程是一个类比过程。这个方程最终是从广义相对论得到的。虽然看起来史瓦西半径公式和逃逸速度公式一样。但他们的含义是不同的。
如果我们把地球质量

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掉入黑洞会怎么样
黑洞最引人入胜的地方是它会造成强烈的时空弯曲。时空弯曲的概念不太好理解。我们从一个简单的例子来说明：
假如有一个引力很大的天体构成了黑洞。那么它的外界有一个圆圈：视界。其半径大小就是史瓦西半径。

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假设有一个人A逐渐接近视界。在视界之外还是有机会逃逸的。但一旦进入视界。即使速度为光速。也无法逃离黑洞。最终会撞向黑洞的中心点：奇点。
当这个人匀速接近黑洞。A认为自己在匀速直线运动。如果在遥远处有一个人B观察。他的感觉却与A不同：而在B看来。A的速度越来越慢。最终当A接近视界边缘的时候。B就会发现A静止不动了。在B看来A永远都不会进入视界。而是会成为一座在视界边缘的丰碑。
这就是引力造成的时间变慢效应：距离黑洞越近。时间越慢。
不仅仅是黑洞。大质量物体都会造成周围的时间变慢。大家应该看过一部科幻电影《星际穿越》的一个场景：几个宇航员到一个星球仅仅停留几小时。而在外围空间轨道等待他们的宇航员却在飞船上呆了20多年。