黑洞里的东西都去了哪里?

黑洞是宇宙中最神秘的物体之一。这些宇宙巨兽施加的引力如此之强，以至于连光都无法逃脱它们的掌控。但是当物质落入黑洞时会发生什么呢?

为了理解物体落入黑洞后的去向，我们首先需要掌握黑洞的基本知识。在黑洞的核心，它是一个时空区域，在那里引力非常强，以至于它扭曲了空间和时间本身。当一颗大质量恒星在其生命周期结束时，在自身引力的作用下坍缩时，就形成了这个引力怪物。

黑洞周围的边界被称为视界。超过这个点，任何东西，甚至光，都无法返回。一旦一个物体越过这个门槛，它就不可避免地会被吸引到奇点，即黑洞无限致密的核心。

当物质接近视界时，它会受到极大的引力。这个过程被异想天开地称为“意大利面化”，因为物体靠近黑洞的部分比远离黑洞的部分受到的引力要大得多。这种力的差异将物体拉伸成细长的形状，就像一块意大利面。

黑洞的中心是奇点，那里的引力被认为是无限大的，密度也被认为是无限大的。

目前的物理理论不能充分描述奇点的情况，因为我们对物理的理解在这些极端条件下失效了。广义相对论预言了奇点的存在，但这些点的真实性质仍然是天体物理学中最大的谜团之一。

黑洞内部发生了什么?

关于黑洞最令人困惑的问题之一是，落入黑洞的物质的信息会发生什么变化。

根据量子力学，关于粒子状态的信息永远不会丢失。然而，一旦物质越过视界，它似乎就从可观测的宇宙中消失了，这就导致了所谓的“信息悖论”。

20世纪70年代，物理学家斯蒂芬·霍金提出，由于视界附近的量子效应，黑洞可以发射辐射。这种被称为霍金辐射的辐射表明，黑洞最终会在非常长的时间尺度上蒸发。如果这种辐射确实携带信息，它可能会解决信息悖论，但它究竟是如何工作的仍然是一个悬而未决的问题。

广义相对论预言，黑洞的正中心有一个点，在那里物质被压碎到无限密度。它是任何进入视界的物体的最终目的地。

根据基普·索恩(一位研究星际的著名物理学家)的说法，物质在奇点处被破坏。

“当黑洞形成时，构成恒星的物质，构成恒星的原子，在黑洞的中心被摧毁。物质消失了，但是质量，在质量和能量相等的意义上，已经进入了黑洞扭曲的时空，”他说。

虽然我们目前对物理学的理解提供了一些关于黑洞的见解，但许多方面仍然是推测性的，导致了一些关于这些宇宙物体内部发生的事情的迷人理论。

    第一次拍摄黑洞图像的团队(左图)使用人工智能生成了一个更清晰的图像版本(右图)，显示黑洞比最初想象的要大。Medeiros等[2023]，CC BY-ND

奇异理论:超越事件视界

一个有趣的可能性是，黑洞可以通过虫洞与时空中的其他点相连。从理论上讲，这些假想的隧道可以让人们瞬间穿越遥远的宇宙，甚至到达其他宇宙。如果落入黑洞的物质进入虫洞，它可能会在完全不同的地方出现，逃脱黑洞的控制。

另一个推测性理论认为黑洞可能是通往平行宇宙的门户。根据多元宇宙假说，我们的宇宙可能只是众多宇宙中的一个。

当物质落入黑洞时，它可能会被运送到多元宇宙中的另一个宇宙中，从我们可观察到的现实中消失，但在其他地方继续存在。

在一些先进的理论模型中，如弦理论和m理论，我们的宇宙可能是一个漂浮在高维空间中的三维“膜”。

黑洞可能代表着与这些更高维度的连接。如果是这样的话，我们宇宙中落入黑洞的物质可能会完全转移到另一个维度，从而对黑洞的本质进行彻底的重新想象。

虽然科学进步已经为物质落入黑洞时会发生什么提供了一些见解，但许多问题仍未得到解答。