【黑洞】物理学什么时候会坏掉

比方说y=1/x这个函数，我相信中学老师肯定讲过的，y=1/x这个函数在x=0这一点，也就是在坐标系的原点上是没有定义的，就是说x不能等于0。但是当X不断的从1开始趋向于零的过程当中，y=1/x这个值越变越大。当x趋向于0的时候，y趋向于无穷大。我再深问一层，当x等于0的时候，y等于什么？很多人会说y等于无穷大。这种说法是错的，因为在x=0这一点y没有定义。换一句话来说就是y=1/x这个函数在x=0这一点坏掉了，它不能用。x可以取任何值，但就是不能取0，因为它没有一个对应的值对应到y这个函数上。对于y=1/x这个函数来说，x=0这一点就是这个函数的奇点。

其实我们的黑洞正是像类似于y=1/x这样的一个存在。我们知道我们的物理学定理其实都是在黑洞之外的正常的空间，比方说在地球上、在太空中做的各种各样的实验得出的定理。但是在黑洞里面就不一样了，黑洞这个概念它最早是由爱因斯坦的广义相对论推算出来的，科学家并没有观测到黑洞，我们之后会说黑洞，最近的第一张照片才被拍出来。在这之前黑洞这个概念是通过爱因斯坦的广义相对论去预言的，那么科学家通过计算广义相对论算出来黑洞这种存在，但是在通过计算就会发现黑洞里面的性质，它的时空是倒错的。

什么叫时空倒错？比方说在正常的空间当中，我们可以自由移动，比方说可以向前走、向后走、向左走、向右走、向上飞、向下沉，这6个方向我们都OK。但是时间只能朝一个方向去流动，时间不可能倒流，但是在黑洞里面空这个性质可能就不存在了，这个性质可能就破坏了。在黑洞里空间是单向的，因为你只能进不能出，所以你的运动方向不是自由的。

然后时间很有可能就变得可以倒流了。比方说一个非常著名的电影叫做《星际穿越》， 里面的男主角，也就是女主的爸爸，掉进黑洞之后，他可以去跟各个时间段的自己的女儿去联系。其实就是对黑洞内部时间既可以向前走，也可以向后流这一点，一种非常艺术化的表现方式。那么既然时空的规律跟外面都不一样，我们在外面获得的物理学的理论在黑洞里面就会崩坏，这就是为什么说黑洞是一个奇点。

但是我们有没有办法去研究出一套黑洞里面的物理学，至少从目前看来是不可能的，为什么？因为当我们去研究一个东西的物理学的时候，本质上其实我们都要对它进行实验，进行测量，进行测试。但是根据我们之前说的理论，黑洞它没有任何信息可以从黑洞里面跑出来，这就意味着我们哪怕在黑洞外面对着黑洞做任何实验，我们都无法从黑洞当中获得任何反馈。既然没有办法获得反馈，自然也没有办法去收集数据，这样的话我们就无法得到关于黑洞内部的任何信息，因此至少从目前看来黑洞是没有办法解的。所以黑洞里面的物理学理论是什么样，我们根本不清楚。

《星际穿越》里面你如果去注意到了这个剧情的话，就会发现安妮•海瑟薇演的角色的父亲，他是一个老物理学家，一直尝试解开黑洞的奥秘，但就是缺乏黑洞的信息，所以他一直解不开。但是由于男主进到黑洞里面之后，他可以通过引力波把黑洞里的信息给到自己的女儿，所以他的女儿可以去解开黑洞的信息从而把男主给救出来，所以你就可以从这个电影里面知道，目前来说黑洞里面是怎么样，现在是无法得知的。除非哪天我们足够先进了，把一个黑洞拆了，可能我们还能知道里面大概是什么样的。

那么还要强调，比方说我刚才举的那个例子，y=1/x，x=0这一点是一个奇点，但这它确实是一个几何点。但是黑洞的奇点不应该被单纯的理解为一个几何点，黑洞应该被理解为是一块区域，这块区域它的性质都是奇异的，都是singular的。

黑洞的范围应该怎么定义呢？其实这个就很简单，这里有一个概念叫做史瓦西半径，也叫做视界线。这个视界限是什么意思？你想想看，如果你离一个黑洞很远的话，比方说在地球上，不会被黑洞吸进去。但是如果你离黑洞很近的话，你就会被吸进去再也跑不出来。你从不会被吸进去，到一定会被吸进去，中间肯定是有一个临界点，一定是有这么一个界限，你采过这条线就再也出不来了，这一个线的范围就叫做史瓦西半径，或者说叫做视界线。就是说当你离黑洞距离短于这个距离的时候，你就再也逃不出来了，那么这个逃不出来的视界限范围之内就可以被认为是黑洞的范围。所以说黑洞是什么？它是一个时空性质奇异的区域。

这个区域在我们的三维空间当中看来，是一个正球形，因为它各向同性，每一个方向性质都一样，所以它必然是一个球形。这就跟为什么太空中，你倒一滴水，它最终会凝结成一个球形，道理是一样的。

总结一下我们这节讲了什么？这节我们说黑洞尽管是一个天体，但是它跟我们印象中的星球，比方说行星、恒星、卫星还是不一样的。因为这些星球它是一个实实在在，我们可以乘坐飞船飞上去的星球，但是黑洞并不是这样的。黑洞跟星球比起来更像是一块时空奇异的区域，跟其他的天体都不一样。最后我想请你来思考一个问题，根据我给出的黑洞引力很大的信息，你来猜猜看，如果人掉进黑洞会发生什么？非常期待在留言区看到你的回复。