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黑洞無毛？無論丟什麼進去，看起來都一模一樣

當惠勒於1967 年提出「黑洞」這個詞時，它取代了原先的名詞「凍星」。惠勒新造的這個詞，強調了讓人感興趣的是恆星崩陷之後的殘餘物本身，而與它的形成過程無關。這個新名詞很快就流行了起來。

從外面你無法知道黑洞內部是何模樣無論你朝著它丟進什麼東西或是它原本是什麼東西它是如何形成的黑洞看起都一模一樣惠勒對於這種現象有一句著名的描述黑洞沒有頭髮A black hole has no hair

白矮星、中子星、類星體，都是恆星崩陷後的產物

對一顆正常的恆星而言，壽命可以有數十億年以上，在這段生命裡，絕大多數的歲月，它都是藉由把氫轉換為氦的核融合過程所產生的熱壓力，來對抗因自身質量所產生的重力。然而，氫燃料終有燃燒殆盡的一天。此後，恆星便會開始收縮。

白矮星。圖／pixabay

在某些情況下，它能承受得住自身的重力崩陷，只是變成密度很大的一個星核，稱為白矮星。然而印裔美籍物理學家錢卓塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar, 1910-1995）在1930 年證得，白矮星的最大質量約為太陽的一點四倍。蘇俄物理學家蘭道（Lev Landau, 1908-1968）也獨立計算出相似的數值，並把這個完全由中子組成的緻密星體，命名為中子星。

對於另外無數個質量大於白矮星或中子星的恆星，當它們在核燃料耗盡之後，命運將會如何呢？稍後以研發原子彈而著名的歐本海默（Robert Oppenheimer, 1904-1967）曾對此做了一番研究。1939 年，歐本海默與沃科夫（GeorgeVolkoff, 1914-2000）、史耐德（Hartland Snyder, 1913-1962）共同計算出：

這樣的大恆星，熱壓力將無法與自身的重力相抗衡。

再者，如果忽略這個熱壓力，一顆均勻球形對稱的星體將會收縮成一個密度無限大的點，稱為奇異點。奇異點（Gravitational singularity）。圖／wikimedia

違反時空平坦假設的奇異點：時空曲面上的曲率無限大

然而，我們所有關於空間的理論，都是構築在「時空是平坦的」假設上，因此，這些理論都無法適用於奇異點上，因為奇異點在時空曲面上的曲率為無限大。事實上，奇異點標誌著空間與時間的終點。這就是愛因斯坦覺得非常反感的東西。

接著，第二次世界大戰干擾了後續的研究。大多數的科學家，包括歐本海默在內，都把注意力轉向核物理學，至於恆星崩陷的議題，則被大家拋諸腦後。一直到發現了類星體（quasar），科學界才又重新注意到這個問題。第一顆類星體3C 273 是在1963 年發現的，隨後天文學家又陸續發現許多顆類星體。

第一顆類星體3C 273是在1963年發現的。圖／wikipedia

類星體是極度明亮的活躍星系核（位於星系中心的質量密集區域），輻射出來的電磁波功率非常巨大，但是由於距離地球非常遙遠，所以在可見光波段，看起來只是「類似」星狀的微弱光點。由於類星體的靜止質量並未大量減少，但釋放出來的能量卻遠大於質能轉換的結果，因此這些能量的來源不單只是核反應而已。唯一可能的解釋是，這些能量來自重力崩陷而釋放出來的重力能。

類星體的強電磁波，能量來自重力崩陷的重力能

恆星的重力崩陷，重新成為科學研究的焦點。當重力崩陷發生時，星體的重力會把周圍的所有物質向內聚集。很顯然，一顆均勻的球形恆星，最終會收縮成一個密度無限大的奇異點。但是，如果這顆恆星不是均勻的球形星體呢？由於物質的分佈並不均勻，是否會讓崩陷的過程也不均勻，從而避開奇異點的生成呢？

潘若斯在1965 年提出一篇著名的論文，僅僅根據重力只有吸引力的這個事實，證明了即使恆星不是均勻球形的星體，崩陷的最終結果仍會是一個奇異點。

愛因斯坦方程在奇異點裡，因無法定義而失效了。也就是說，對於這個密度無限大的點，我們無法預測它的未來。這意味著，每當恆星發生崩陷時，就會有詭異而未知的事情發生。只要奇異點不是「裸露」的，換句話說，有個屏蔽（即事件視界）把它與外界區隔開來，那麼無論在奇異點上發生什麼事，便都與我們無關。於是，潘若斯提出了「宇宙審查猜想」（cosmic censorship conjecture）：

所有由恆星或其他星體因崩陷所形成的奇異點，總會有一個事件視界將它隱匿起來，因而任何人都無法觀測到黑洞內部。

黑洞是一個重力極強、以致光都無法脫離的區域。宇宙審查猜想幾乎可以斷定是正確的了，因為所有希望證偽的嘗試都失敗了。

科研小蟲

答：據目前科學家們猜測，在黑洞裡面存在一個裸奇點。這個奇點類似於宇宙大爆炸之前的狀態。在那裡也許沒有時間觀念，因為一切到黑洞中的信息都消失了。黑洞不會發光，因為黑洞的質量很大，以至於連速度最快的光都無法逃脫黑洞的引力約束。所以說黑洞是一個“自閉症患者”。

我們平時是無法觀測到黑洞的，但是我們可以觀察到黑洞邊界的事件視界———事件視界是由剛好不能從黑洞逃逸，而只可以永遠盤旋的光線在時空裡的路徑形成的。也就是黑洞是邊界。所以我們可以觀測到的黑洞是一個黑漆漆的圓。

黑洞是恆星死亡之後的產物，而且必須是質量大的恆星，死亡後才會變成黑洞，質量小的恆星死亡後只能形成一個白矮星或中子星。就比如我們的太陽，死亡後則可以變成一個白矮星，白矮星冷卻後再變成一個黑矮星，不過冷卻是及其緩慢的過程。#帥#

我的回答就到這裡，喜歡不要忘記關注我們——“時間史”

時間史

黑洞是一個球狀天體，由於其引力太大導致黑洞的逃逸速度大於光速，所以黑洞本身無法在可見光波段被看見，唯有黑洞吞噬其他天體的時候會形成發光發熱的吸積盤，我們在《星際穿越》中看到的黑洞其實就是黑洞的吸積盤，而吸積盤差不多把黑洞完整的勾勒了出來。

黑洞只是一個引力極大的天體，除此之外和其它的天體並沒有什麼不同，但黑洞內部的世界確是科學界至今沒有定論的，因為黑洞內部在目前的理論中屬於“時空奇點”，這個奇點和宇宙大爆炸時的奇點都有一個相似之處，那就是已知發任何物理定律在奇點處失效。

而且人類這麼多年來對黑洞的瞭解也非常少，主要就是霍金提出了黑洞會因為附近量子漲落而向外發出輻射進而減少質量，由此得出來黑洞其實是有壽命的，霍金輻射可以說是近幾十年來關於黑洞最偉大的成果。

人類對黑洞觀測目前還侷限於射電望遠鏡，距離我們最近的黑洞麒麟座V616也在2800光年之外，這使得派遣探測器成為了奢望，現在也有人寄希望於人造黑洞，人類目前的對撞機雖然還沒有達到能夠製造微型黑洞的功率，但是未來更先進的對撞機是可以的，唯一的問題就是微型黑洞在誕生瞬間就會蒸發殆盡，所以需要一種手段來保持微型黑洞的壽命。

雖然目前也有理論認為黑洞是連接其他平行宇宙的通道，但這種說法也並沒有得到證實，唯一能確定的就是黑洞在我們的宇宙中非常普遍，而且黑洞之間融合碰撞的例子也不在少數，所以人類將來有大把的時間去慢慢研究黑洞的秘密。

宇宙探索未解之迷

目前可以確定即便直接觀測到黑洞，看到的也只是黑洞視界外的景象，視界是黑洞可視與不可視的範圍分界，而黑洞的本體可能只是黑洞中央的一個小點。

質量是成為黑洞的前提，但像很多大質量恆星，內部劇烈的核聚變可以抵擋物質的收縮，在核聚變能量釋放到一定程度後，再也沒有力量可以阻擋物質在引力作用下的收縮，而根據光速可以計算出黑洞視界的半徑，即史瓦西半徑，一旦物質收縮超過這個限度，黑洞內部的光也無法逸出，出現了事件視界，視界只是區分黑洞可視與不可視部分，黑洞的本體天體是什麼樣的，不進入黑洞或許永遠無法知道。

科學家集中全世界一部分射電望遠鏡信號，相當於組成了一臺超大型的望遠鏡，已經獲得了黑洞視界外的景象，可以看出是物質被黑洞吞噬時由於引力的壓縮釋放出大量能量，但還不太夠，觀測到的還比較有限。而視界內是什麼樣，以現在的觀測技術還無法得到足夠信息，只能通過目前的科學理論去推測。不過一些科學家認為，雖然黑洞的引力很大，接近黑洞的物體會被“拉長”，但或許還是有可能穿越視界的，只不過以目前的航天技術不可能飛到一個黑洞邊緣觀測。

黑洞裡邊將是物質和能量異常劇烈活躍的場所，也可能沒有了目前人類所知的物質形態，現有的一些物理理論或許也難以解釋，不管黑洞本體和視界之間的距離有多遠。

來看世界呀

黑洞裡面是暗物質暗能量，裡面當然就是黑暗一片，但是黑洞吸收轉化物質能量的過程是暫時性的，黑洞最終會變成白洞再蒸發掉。多個黑洞可以合併，單個黑洞也可以分裂成多個黑洞，黑洞只是宇宙渦旋暗能量結構的一個暫態，白洞是另一種暫態，這個渦旋暗能量結構始終在轉化變化中。從意識角度看，每一個黑洞/白洞都是一個獨立的自我意識。每一個細胞的DNA螺旋就是細胞級別黑洞的能量噴發通道。渦旋暗能量結構是宇宙的分形。宇宙所有渦旋暗能量結構形成一個“一切即一，一即一切”個體與整體統一性的系統結構。

新科學中醫與系統療法

按照現有的理論，黑洞裡面只有彎曲的時空，其它什麼都沒有。

可能跟我們想象的不一樣，黑洞裡面其實沒有任何物質，連一個基本粒子都沒有，當然剛掉進去還沒消化的那些不算T_T...

而我們可能也知道黑洞裡有一個體積無限小，密度無限大的奇點，這密度無限大的奇點難道不是物質點嗎？還真不是，因為按照已知理論任何物質都不可能在如此極端狀態下保持原有結構，包括基本粒子，因此即使是基本粒子，在落入奇點之前就已經灰飛煙滅了，除了增加了奇點周圍的時空彎曲，什麼都不會留下，而至於奇點是啥狀態，目前沒有任何理論能描述，只知道里面不可能有物質，而根據它周圍彎曲時空的狀態，推論它就是一個無限彎曲的幾何點·。

以上是按照黑洞裡面的時間來描述的。如果是按照我們現在的地球時間描述，那就比較複雜了。因為按照原有理論，黑洞視界表明的時間是靜止的，所以落向黑洞的物質由於時間變慢會永遠無法越過視界，不過這個悖論已經被中科院高能所的張雙南教授和他的學生解決了，落向視界的物質由於增加了黑洞的質量從而使黑洞視界半徑增大一點點...結果增大了一點點的視界把物質吞了進去。

雖然物質落入黑洞的問題解決了，但是落向奇點的過程在外界看來依然是無限漫長的，也就是說理論上在外界有限的時間裡，黑洞的塌縮都還沒完成，物質永遠在向中心無限掉落的過程中......

這就很尷尬了，這就是說其實宇宙裡現在還沒有一個黑洞完成塌縮...那麼黑洞裡就全是往中心塌縮掉落途中的物質......

不過另一個客觀事實終結了這種尷尬，那就是雙黑洞合併事件。根據雙黑洞合併時記錄到的引力波波紋數據，雙黑洞合併後在很短時間內合併而成的黑洞就恢復球形，引力波消失了。

這表明兩個黑洞的質量中心——奇點合併了，也就是說落入黑洞A的另一個黑洞B的奇點b在很短時間內就到達了黑洞A的奇點a...

別問我，我不知道為什麼......_(:D∠)_

星宇飄零2099

黑洞，從眾多的圖像中看，就是一個圓形的黑色區域，不過，那只是黑洞的視界範圍，掉入這個視界就出不來了，而在視界之內的物質，它的歸宿只有一個，就是被"壓縮"到黑洞中心的奇點。

奇點有沒有大小，當然應該有大小，大小就是普朗克大小，即10^（-33）釐米，被吸入的物質都在這個大小內部，而周圍那空蕩蕩的區域是啥也沒有的。

可以把那片黑壓壓的區域理解為奇點的勢力範圍，只要是踏進這個範圍，就逃不脫被壓進奇點的最終結果。

奇點有什麼？只有那緻密的物質，無法描述，現在的物理學還無法解釋它，因為，沒法觀測黑洞內部，任何東西被吞進去，就放佛與這個宇宙隔絕開了一般，科學家也在思考，如果地球被吸進去，那麼地球所包含的信息哪裡去了呢，這就是黑洞的信息悖論。

霍金提出了黑洞輻射的假說，結合量子理論，認為黑洞周圍不斷出現虛粒子對，一個帶負能量，一個帶正能量，負能量粒子被吸進去，導致黑洞質量降低，正能量粒子被實化成實粒子被彈射出去，黑洞的質量就是轉化到這實粒子上去了，這麼看的話，黑洞並不是與世隔絕的，最終還會迴歸到宇宙空間中。

個人淺見，歡迎評論！

科學船塢

黑洞的照片出來了，

真身顯形了，

也被大家玩壞了。

然鵝，黑洞裡面有啥呢？

對大多數人來說，

這個問題似乎比黑洞長啥樣更有意思，

當然，這裡也包括我。

▲想知道黑洞裡面有什麼嗎？那就跟著我跳進去吧，喵喵喵~😺😸😻

最簡單理解黑洞的方法大家都懂，在一個軟床墊上放一個蘋果和一個鐵球，床墊發生了凹陷，我們可以說床面發生了扭曲，附近的玻璃小球當然容易掉向蘋果或鐵球，好似受到了它們的吸引。

以床面類比時空，以蘋果鐵球類比物質，那就是物質可以使時空扭曲，這就產生了引力效應。

越重的東西讓床面扭曲越嚴重，鐵球比蘋果造成的凹陷更大，同理，太陽比地球對時空的扭曲更大。

如果是更大質量的東西呢？

它們會對我們這可愛的“時空床墊”怎麼樣？會把它砸穿嗎？

其實，這個問題科學家比我們關注的更早。早在1930年，愛因斯坦和他的同事羅森在求解引力方程的時候得到了一個解，這個解後來被稱為“愛因斯坦-羅森橋”，通過這個橋可以聯繫到宇宙的另一邊，如下圖。

愛因斯坦本人並不是很重視這個解，他認為這太過於異想天開了。但後來的物理學家對此很感興趣，比如1957年美國物理學家惠勒在論文中第一次使用了“蟲洞”這個詞：

▲第一個提出“蟲洞”的惠勒。

再後來，隨著量子場論的發展，以及拓撲學和宇宙學的結合，很多物理學家，比如霍金、基普索恩等都論證了蟲洞是可以穩定存在的，並且是可穿越的。滿足某些條件以後，甚至可以存在宏觀上看得見的大型蟲洞，比如索恩（就是那喜歡和霍金打賭的諾獎得主）就和學生莫里斯搞出一個“莫里斯-索恩蟲洞”理論，從外觀上看起來，這是一個球體，由一種奇異物質撐開，只要你鑽進這個球，就可以實現星際穿越！

▲法國圖賓根大學裡，一個模擬的“莫里斯-索恩蟲洞”。

相對於身殘志堅的霍金，基普索恩絕對算得上是人生贏家，他跟霍金打賭三次，全部獲勝，贏得了一大堆成人雜誌不說，還在2017年獲得了霍金夢寐以求的諾貝爾物理學獎。

▲霍金（左）因《時間簡史》而聞名世界，然而他在自己的著作中也提到過，基普索恩（右）堪稱他的“苦手”，霍金三次打賭全部輸給後者。

基普索恩面向大眾最成功的一件事，就是參與了著名科幻大片《星際穿越》的製作，這部經典影片中的蟲洞，也是一種“莫里斯-索恩蟲洞”。

▲《星際穿越》裡的“蟲洞”。

除了《星際穿越》，在各種科幻小說、電影中，“蟲洞”都深得科幻迷的青睞。太空甚是遼闊，依靠遠低於光速的航天器，要實現穿越星系的星際航行簡直是痴人說夢，而“蟲洞”則給我們提供了一種“捷徑”，星際穿越，不再是夢！

很可惜，《星際穿越》裡的情節只是虛構，到目前為止，人類所有的探測器都沒有發現過一個宏觀的蟲洞。但物理理論又告訴我們，蟲洞在宇宙中到處都是，甚至可以說，我們身邊也可能會有蟲洞的身影，只不過這種蟲洞都極其微小。就有一種猜想認為，可以發生“超距作用”的量子糾纏，就是通過蟲洞來連接的。

話說愛因斯坦的引力方程可真是一個寶庫，1964年，蘇聯物理學家諾維科夫在研究引力場方程的解，他發現在某種條件下，可以存在著一種“白洞”。也就是說粒子被黑洞吸進去，從“白洞”噴出來。

▲宇宙中有“白洞”嗎？

白洞和黑洞的基本性質幾乎完全一樣，也有質量、電荷、角動量等，然而兩者的個性卻完全相反，一個只進不出，一個只出不進。

對此，霍金是這樣解釋的，黑洞並不“黑”，可能叫它“灰洞”更好，因為它每時每刻都在發出一種“霍金輻射”，看起來好像是黑洞在“蒸發”。越大的黑洞“蒸發”越慢，越小的黑洞“蒸發”越快。如果一個黑洞小於月球質量（大約），它在宇宙中的輻射量就將大於它吸收的量，它的質量將不斷損失。

好了，霍金論證完畢，白洞原來根本不是什麼新鮮玩意兒，白洞就是黑洞。如果你被小黑洞吸進去，很快就會被噴出來；當然如果你被大黑洞吸進去，遲早也會被噴射出來。問題是噴出來的你還是原來的你嗎？

▲霍金畢生都在研究黑洞。

以上也只是理論的一家之言，科學的基礎是實證，在沒看到“白洞”的真面目之前，這些空洞的理論只能被束之高閣。

有人設想過，類星體就是“白洞”的一種候選者，但沒有足夠的說服力。

2006年6月14日，尼爾·格雷爾斯雨燕空間天文臺在印第安星座方向、距離地球16億光年處探測到了一次強烈的伽馬射線暴（GRB 060614），共持續了102秒。按照之前的理論，這種“長暴”是來自超大質量恆星坍縮成黑洞，奇怪的是，這次事件卻沒有找到任何超新星出現的跡象。它挑戰了之前關於伽馬射線暴和黑洞的科學共識，2011年，有物理學家發表論文，提出GRB 060614就是傳說中的“白洞”！

▲伽馬射線暴GRB 060614的發現。

2012年，一篇題為《白洞重現——小爆炸》的論文出現，震驚了全球的科幻迷。文中，作者提到，創造我們宇宙的“大爆炸”就是一個“白洞”。類似的，如果我們的宇宙中也存在白洞，那也不會是持續不斷的噴出，而是類似“大爆炸”那種，是一次性的“小爆炸”！這也許是白洞為何難以觀測的一個原因。

▲《白洞重現——小爆炸》（The revival of whit holes as small bangs.）在《新天文》（New astronomy）上發佈的網頁。

2014年，另外三位科學家發表的論文更進一步，指出創造我們宇宙的“大爆炸”是一個超大白洞的爆炸，它就是一個五維時空坍縮的焰火。

原來，我們宇宙就是一個黑洞？

有人還真的計算了可觀測宇宙的史瓦西半徑，發現恰好是約137億光年，這更是支撐了宇宙黑洞論。根據上面這篇論文，我們更可以猜測，是上一級五維時空的宇宙，通過黑洞坍縮的形式，大爆炸出了我們的四維時空。

▲我們的宇宙大爆炸就是白洞嗎？

你想到什麼了嗎？

《三體3——死神永生》中，大劉給我們描述了這樣一個黑暗森林宇宙，宇宙級文明把自己的生存作為第一要務，甚至不惜以最大的惡意去揣測其他宇宙文明，這樣的猜疑鏈戰爭不斷升級，它們甚至犧牲自己的生存空間，將宇宙不斷“降維”。原來，宇宙大爆炸本身就是一種降維嗎？

難道說，宇宙大爆炸就來自上一級宇宙的黑洞？上一級四維空間的宇宙裡物質進入了黑洞，就啟動了我們宇宙的白洞大爆炸？那我們宇宙裡的黑洞就是下一級二維宇宙的白洞大爆炸？進入了黑洞，就到了一個二維的世界？原來，黑洞不過是一個“二向箔”製造機嗎？

再深入一些，黑洞的吸積速度就是驅使下一級宇宙膨脹的暗能量嗎？我們上一級宇宙的那個黑洞有多大？我們會被“蒸發”嗎？

▲一種理論，黑洞奇點=大爆炸奇點。在這裡，並沒有描述維度的變化。

話說黑洞在各種科幻小說、電影裡多次出現，但真正提到進入黑洞和黑洞內部的還真的很少，影片《星際穿越》是其中了不起的一個。

按照上面的說法，貌似黑洞裡應該是低維宇宙，然而《星際穿越》中，男主進入黑洞，卻發現這是一個高維宇宙。在這裡，男主發現自我身處一個時間矩陣當中，他可以過去各個時間點發生的故事。

有人說這裡是3維空間+2維時間=5維時空，對此，我們不敢有異議，誰讓幫《星際穿越》站臺的是基普索恩呢？再不行，人家還能說，這是未來的人類改造後的黑洞……

▲《星際穿越》裡的黑洞

回顧一下黑洞的理論基礎，黑洞的中心是一個奇點（Singularity），在這裡所有的物理理論都失效了。而在外圍有一個事件視界（Event Horizon），在視界內部，光都逃不出去，因此稱為“黑洞”。事件視界的半徑叫做“史瓦西半徑”，黑洞質量越大，史瓦西半徑就越大，這個黑洞“黑”的區域也就越大！

▲黑洞的中心是一個奇點（Singularity），視界（Event horizon）內部的光線都無法逃脫，視界到奇點的距離就是史瓦西半徑，方程如圖。

總之，既然是“奇點”，就是說當前的科學理論還無法解釋這裡究竟發生了什麼，那麼，不管你如何幻想，都是有可能的。上面關於黑洞內部的一切的一切，都只是可能而已哦。

還是那句話，科學必須講究“實證”，人類畢竟不可能像《星際穿越》男主那樣深入黑洞，看看那裡面究竟有什麼“么蛾子”的。所以有科學家開玩笑說：“就實驗精度而言，凝聚態物理>>高能物理>>宇宙學！” 宇宙學也因此成為各種奇思異想的“重災區”，然而，這不是很有意思嗎？


▲理論上，當星系的光線穿越黑洞，會發生如圖中奇異的稜鏡現象，但人類的壽命太短，觀測這種現象可能需要幾十萬年甚至更久。

然鵝，如果真的有勇士願意探險，那會怎麼樣呢？

還是大劉的《三體3——死神永生》中，有個跳進自己創造的黑洞的科學家高way：

最後一句話是什麼意思呢？高way究竟是死是活呢？難道他成為量子態了嗎？

其實這裡跟薛定諤的貓沒有任何關係，這是一種引力引起的時間膨脹效應。

霍金曾經在《果殼裡的宇宙》中舉過一個著名的例子：有一個勇敢的宇航員在一個正在坍縮變成黑洞的恆星上著陸，預計黑洞在12點坍縮，也就是說這個宇航員在12點進入黑洞的視界，然後永世不得超生。

由於黑洞超強的引力，宇航員每秒鐘發出的信號間隔在外部看來將越來越被拉長，到了12:00，他發出的信號將被無限延遲。也就是說，從外部觀察，會看到宇航員越來越慢，到最後甚至不動了，即使到宇宙末日也看不到宇航員墜入視界的那一瞬間。

▲霍金《果殼裡的宇宙》中的例圖，由於翻譯錯誤，其中的註釋有誤，應為：航天員在11:59:57時發出他的第一個信號，航天員在11:59:58時發出他的第二個信號。

而反過來，從宇航員的角度來看，他會看到外部的信號加速了，也就是說外面的時間越來越快。到了12點他墜入視界的時候，他將看到全宇宙未來所有發生的事件，直到宇宙滅亡。

正是這個道理，從高way的角度看來，他早已經死去，被黑洞的強大引力扯碎，碎片進入視界，但是從程心的角度來看，高way還活著，因此連高way的死亡證明都開不出來。

總之，想看到宇宙的結局有兩種方法：

1、達到光速

2、進入黑洞

▲達到光速，也可以看到宇宙終結哦！

如果你繼續問我，進入黑洞後究竟能看到什麼？

其實上面已經提到了幾個答案：蟲洞、白洞、低維宇宙、高維宇宙。其實還有一種可能性：平行宇宙。

話說霍金除了基普索恩這位“損友”以外，還有一位好朋友，那就是牛津大學的羅傑*彭羅斯。


▲羅傑*彭羅斯

與霍金相比，彭羅斯在數學方面的造詣更深，他將閔可夫斯基圖進行了廣義相對論推廣，得到了一個“彭羅斯圖”，如下圖。

“彭羅斯圖”分為四個區域：我們所在的宇宙、黑洞、平行宇宙、白洞，圖中黑洞和白洞裡的波浪線就是奇點，四個區域的中心交點是蟲洞。宇宙中的光線沿向右上45度，和視界（horizon）平行。而一般的物體達不到光速，就沒有那麼好運了，它們最終都將如藍線一般墜入黑洞中的奇點。

▲彭羅斯圖

但這張“彭羅斯圖”卻告訴我們，存在著一條道路，可以穿越中間的蟲洞，進入平行宇宙。

原來，平行宇宙並非和我們的宇宙絕對平行，有時候也是可以相交的。

▲平行宇宙之間可以通過蟲洞來連接嗎？

好了，黑洞裡面是什麼，我們已經敞開了幻想，列數了各種可能性。在這些奇妙的理論背後，是無數理論物理學家的辛勞和智慧。在這裡，我們尤其緬懷去年去世的霍金。

然鵝，霍金究竟沒有活到黑洞圖像揭秘的這一天，讓人扼腕長嘆。如果霍金能活到現在，當他看到真實的黑洞影像時，僵硬的嘴角是不是會咧開一絲神秘的微笑？

▲霍金也許會希望自己進入黑洞，看到宇宙的終結吧？

魯超

黑洞是根據廣義相對論預言的一種緻密天體。

根據廣義相對論，當具有一定質量的天體壓縮到一定的半徑範圍內，它周圍的時空就彎曲得與外界時空垂直了，此時就沒有任何物質能量可以逃離，因為在這個半徑範圍內，沒有任何的空間方向是指向外界的，黑洞裡只有一個方向，就是奇點的方向。根據黑洞的相關理論，在黑洞內，由於時空的極度彎曲，時間和空間互換了，本來沿空間方向落入黑洞的物質將沿時間方向落向奇點，這將是一個不可逆的過程。

也就是說，黑洞裡所有物質都會落向奇點，其它地方除了下落中的物質，將什麼都沒有。所以黑洞裡面其實只有一個體積無窮小的奇點。這是根據史瓦西度規得到的簡化條件的靜態黑洞。

但是實際上史瓦西黑洞是不存在的，因為在黑洞自然形成過程中，必然存在角動量，當黑洞形成後，黑洞將完全擁有之前坍縮天體的角動量，它幾乎不可能是靜態的。因此後來新西蘭物理學家克爾根據帶轉動的克爾度規得到另一個精確解——克爾解。

根據克爾解得到的克爾黑洞將比史瓦西黑洞的結構複雜多了。克爾黑洞由於高速的自轉，奇點將不再是一個幾何點，而是會在強大的離心力作用下形成一個環，稱為奇環。由於高速轉動，克爾黑洞將形成兩個視界，一個是內視界，一個是外視界。這是由於廣義相對論的空間拖拽相應導致在兩個相反方向上逃逸速度差所產生的。

星際穿越了的黑洞就是典型的克爾黑洞。克爾黑洞裡面還會產生兩個額外的奇點，一個稱為下落奇點，一個稱為外飛奇點，由於這兩個奇點附近的空間曲率相對較低，因此也被稱為溫和的奇點，星際穿越裡的庫珀落入的四維空間，就處在外飛奇點旁，由於設計的曲率比較小，所以他活著掉進去了……

科學認識論

這是一個還沒有答案，也許永遠都不知道確定答案的問題。

這是張雙南教授在給果殼網寫名為"黑洞裡面是什麼"科學文章時，開頭第一句甩給讀者的話。

這個回答是基於廣義相對論給出的。

1915年，廣義相對論默默誕生了，它的場方程是一個二階非線性張量偏微分方程，精確解是很難得到的，些許可以找到近似解，或者數值解。

但也就是幾個月後，正在一戰前線打仗的奧地利數學家史瓦西，在戰壕裡活生生地給出了一個球對稱，沒有自轉的引力場解——這就是我們今天稱為史瓦西黑洞的半徑解。

史瓦西解給出的是宇宙中一種比較特殊的黑洞解，這種黑洞很不可能存在，但它確實給出了一個人類歷史上真正描述黑洞的解。

這個解給我們透露出的有關黑洞性質的信息只有兩個——黑洞有一個視界，以及中心有一個奇點，其他地方可能空無一物。因為我們沒從方程裡得出其他關於黑洞所謂的內部除了可能存在的奇點，其他地方有沒有東西的解。

但這是科學家不滿意的，至少奇點的存在就讓包括愛因斯坦在內的很多科學家都反對——這裡所有的物理量全部發散，所有的物理定律都在這裡失效，時空的所有性質都不復存在。

這讓直到現在還是描述時空幾何性質最佳的理論，並在諸多證據面前屹立不倒的廣義相對論有些措手不及。

並且量子力學不確定性原理也不允許出現無限小體積，這如何是好？

未知，也許真的是相對論和量子力學需要完善，需要更高級的理論來描述囊括它們，也許是黑洞可能就不存在，我們觀察到的只是一種未知的天體，可能是霍金說的灰洞？物質進去了還會出來的新版"黑洞"？不知道，可能我們對恆星演化理論的研究也還有缺陷。

我們關於最新最火的的黑洞的研究理論來自於已逝偉人霍金和他的朋友提出過得諸如黑洞無毛定律，霍金輻射，這些理論在數學物理形式上有這一定意義上的嚴格證明。

但即便如此，霍金也不知道黑洞內部究竟有些什麼。

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