黑洞是时间机器吗? 是的,但有一个问题

黑洞形成了可以穿越到过去和未来的自然时间机器。 但不要指望很快就会回去参观恐龙。

目前,我们还没有能让我们靠近黑洞的航天器。 但即使撇开这个小细节,尝试使用黑洞回到过去可能是你做过的最后一件事。

什么是黑洞?

黑洞是一种质量极大的物体,通常是在一颗垂​​死的恒星自行坍缩时形成的。

像行星和恒星一样,黑洞周围也有引力场。 引力场使我们粘在地球上,并使地球绕着太阳旋转。

根据经验,物体的质量越大,其引力场就越强。

地球的引力场使进入太空变得极其困难。 这就是我们制造火箭的原因:我们必须飞得非常快才能摆脱地球引力。

黑洞的引力场强大到连光都无法逃脱。 这令人印象深刻,因为光是科学已知的最快的东西!

顺便说一句,这就是黑洞是黑色的原因:我们不能像在黑暗中从树上反射手电筒光那样从黑洞反射光。

拉伸空间

阿尔伯特·爱因斯坦 广义相对论 告诉我们物质和能量对宇宙有一种奇怪的影响。 物质和能量弯曲和拉伸空间。 物体越大,它周围的空间被拉伸和弯曲的程度就越大。

一个巨大的物体在太空中创造了一种山谷。 当物体靠近时,它们会掉入山谷。 这就是为什么当你足够靠近任何大质量物体(包括黑洞)时,你就会坠向它。 这也是为什么光无法逃离黑洞的原因:山谷的两侧如此陡峭,以至于光的传播速度不够快,无法爬出黑洞。

当你从远处接近它时,黑洞形成的山谷会变得越来越陡峭。 它变得如此陡峭以至于光无法逃脱的点称为事件视界。 事件视界不仅对可能成为时间旅行者的人来说很有趣:它们对哲学家也很有趣,因为它们对 我们如何理解时间的本质.

拉伸时间

当空间被拉伸时,时间也会被拉伸。 靠近大质量物体的时钟会比靠近质量小得多的物体的时钟走得慢。

与地球上的时钟相比,黑洞附近的时钟滴答声非常缓慢。 在黑洞附近一年可能意味着在地球上待了 80 年,就像你在电影中看到的那样 星际.

这样,黑洞就可以用来穿越到未来了。 如果你想跳进地球的未来,只需飞到黑洞附近,然后返回地球。 如果你离黑洞中心足够近,你的时钟会走得更慢,但只要你不越过事件视界,你仍然应该能够逃脱。

时间循环

过去呢? 这是事情变得真正有趣的地方。 黑洞将时间弯曲得如此之大,以至于它可以自我回绕。

想象一下拿一张纸并将两端连接起来形成一个环。 这就是黑洞似乎对时间所做的事情。 这创造了一个自然的时间机器。 如果你能以某种方式进入循环,物理学家称之为封闭的类时曲线,你会发现自己处于一条从未来开始到过去结束的空间轨迹上。

在循环内部,您还会发现因果关系很难理清。 过去的事情会导致未来的事情发生,而未来的事情又会导致过去的事情发生。

渔获

所以,你发现了一个黑洞,你想用你可信赖的宇宙飞船回去拜访恐龙。 祝你好运。

存在三个问题。 首先,你只能穿越到黑洞的过去。 这意味着如果黑洞是在恐龙灭绝后产生的,那么你就无法回到足够远的地方。

其次,您可能必须跨越事件视界才能进入循环。 这意味着要在过去的特定时间跳出循环,你需要退出事件视界。 这意味着比光速还快,我们很确定这是不可能的。

第三,可能最糟糕的是,你和你的船将经历“面条化” 听起来很好吃,对吧?

可悲的是,事实并非如此。 当你穿过事件视界时,你会像面条一样被拉平。 事实上,你可能会被拉得太瘦,以至于你只是一串螺旋进入虚空的原子。

因此,虽然考虑黑洞的时间扭曲特性很有趣,但在可预见的未来,参观恐龙将不得不停留在幻想的境界。谈话

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图片来源: NASA / 戈达德太空飞行中心 / Jeremy Schnittman

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