按照目前的理論,黑洞形成後留給外界的物理量只有三個:質量、電荷和角動量。自然,我們只能通過這三個物理量的組合來對黑洞進行分類。為了簡化問題,我們先忽略電荷這個物理量,因為作為人,我們都是由中性原子組成的。在我們還有感覺的情況下,黑洞電荷對我們的影響應該沒有另外兩個物理量大,電荷似乎超出了廣義相對論的範疇。
所以為了不寫得太長,我們簡單的把黑洞分為四類:小質量不旋轉黑洞,小質量高速旋轉黑洞,超大質量不旋轉黑洞,超大質量高速旋轉黑洞。
黑洞
小質量非旋轉黑洞(典型的史瓦西黑洞)
小質量是指恒星質量黑洞,壹般是太陽質量的幾倍。根據《奧本海默》極限,約為太陽質量的3.2倍,可假設為太陽質量的5倍,下同。
5倍太陽質量的靜態史瓦西黑洞的視界半徑約為15km。既然視界是黑洞的邊界,我們說進入黑洞就是進入視界。在這麽小的半徑內,質心的質量有太陽的5倍,其引力可想而知。因為半徑太小,視界附近的重力梯度極其巨大,也就是時空彎曲會極其嚴重,形象點說就是時空的斜率會變得“非常陡峭”。由於在三維空間中距離的平方成反比(其實這在極度彎曲的空間中並不適用),但是對於壹個不足2米的人體來說,在15公裏的半徑範圍內,頭和腳的重力差會太大...我無言以對,不知道用什麽形容詞...反正會很大。其實不用走到地平線附近。其實遠的地方重力差(俗稱引潮力)足以把人體拉到蘭州的拉面裏。當然,因為人體不如蘭州的拉面,早就被分解成細胞和分子了...
重力差能把人拉進拉面裏很奇怪嗎?可以理解為,由於重力的距離平方成反比,對於壹個2米的人體,在很小的半徑範圍內,頭和腳的重力加速度會有很大的不同。我們來看看計算重力加速度的公式:g = GM/R ^ 2(其實這個公式在黑洞附近應該不適用)。當半徑R較小時,半徑增大或減小2米得到的重力加速度結果會有很大差別。由於黑洞的質量太大,用經典的重力加速度公式計算出來的實際值並不準確,只是為了方便理解。例如,在黑洞外1000 km的半徑內,頭部和尾部的重力加速度分別為663622.43 km/s 2和663619.78km/^2/2。如果減去,會發現頭和腳的重力加速度會達到2.65。我猜會很棒。無論如何,妳會在感到痛苦之前被砍頭...這是血腥的。再說說蘭州的拉面吧...
距離中心1000km處5倍太陽質量的黑洞頭腳重力加速度差。
超大質量不旋轉黑洞(超大質量史瓦西黑洞)的質量設置有多好?僅僅是太陽質量的1億倍。剛剛發布的,人類拍攝到的第壹個黑洞視覺界面的M87星系黑洞就是這個大小。質量為太陽65億倍的黑洞史瓦西半徑約為654.38+092億km。相比之下,冥王星的軌道半徑只有60億公裏左右,是冥王星軌道半徑的3倍多...在這樣的半徑距離上,引力梯度會很小,時空會比較平坦。對於這種大小的黑洞,人體頭部和腳部在視界上2米的引力差會足夠小,甚至不會比現在的地球大。這樣的黑洞人體將能夠當人掉進這樣的黑洞時,會看到視界逐漸變大,占據了整個視野,然後眼前壹片漆黑...對外界來說,妳將進入永恒,但對妳自己來說,妳將迅速墜入奇點。隨著加速下落,奇異點之間的距離越來越近,重力梯度會逐漸變大,時空彎曲會越來越嚴重。最終也難逃被拉進蘭州拉面的命運...
65億倍太陽質量黑洞視界處人的頭和腳的重力加速度差。
克爾黑洞是壹種低質量高速旋轉黑洞(典型的克爾黑洞),其視界半徑約為太陽質量的5倍...等等,克爾黑洞的視界半徑和史瓦西半徑是不壹樣的,史瓦西半徑只由壹個參數決定——質量,克爾黑洞給史瓦西黑洞增加了壹個角動量參數,體現在黑洞的旋轉速度上。我們再來做壹個極端,給它壹個極限轉速,這個極限轉速是物理允許的最高轉速,那麽它的視界半徑會比史瓦西半徑小壹倍左右,大約8km。因為高速旋轉的黑洞會帶動周圍的時空繞著自己旋轉,這叫做參考系拖曳效應。因此,人類墜入黑洞的過程將不再是直線墜入黑洞,而是沿著黑洞旋轉扭曲的時空墜入黑洞。這樣,雖然歷史視界的半徑小於史瓦西黑洞,但引力梯度更小,這意味著高速旋轉的黑洞頭部和腳部的引力差在視界處會更小。但是因為這個黑洞太小,人還是會被它拉進蘭州拉面...
超大質量高速旋轉黑洞(超大質量克爾黑洞)根據我上面給出的超大質量黑洞數據,妳壹定猜到了,這個黑洞就是最新公布的人類拍攝的第壹張黑洞視界圖片——M87橢圓星系的中央黑洞!
質量是太陽65億倍的M87橢圓星系中央黑洞。
要進入這個有吸積盤的黑洞,妳得做好隔熱和防輻射措施,否則還沒接近視界就被燒成灰了。因為克爾黑洞的引力梯度比同質量的史瓦西黑洞小,所以妳可以舒舒服服地進入視界,然後妳可能會有幾種結局。壹個是黑洞自轉太快,妳會長時間不落入引力梯度足夠大的區域,從而被撕成蘭州的拉面,妳可能會在無限墜落中餓死...另壹種情況是妳陷入了時空梯度相對平緩的下落奇點或飛行奇點。這在星際中被稱為輕度奇點,妳也有可能活下來,但是妳不知道掉進奇點會發生什麽...還有壹個,就像之前史瓦西黑洞的結局壹樣。隨著妳落到中心奇點,離中心奇點的半徑減小,妳的頭和腳的重力差會迅速增大,最終妳會被拉入蘭州的拉面...
綜上所述,在拉進蘭州拉面的所有過程中,妳都會管理到肢解的痛苦過程...這種感覺不會很好...珍愛生命,遠離黑洞!