如果人掉進黑洞…會被「拉成麵條」嗎？ 給地球人的黑洞指南

▲「事件視界望遠鏡」拍下首張黑洞影像， 距離地球5500萬光年 。（圖／中央研究院提供）

記者王致凱／編譯

「事件視界望遠鏡（Event Horizon Telescope）計畫」於台灣時間10日晚間公開人類史上首張「黑洞照片」，寫下天文史新頁。但對於黑洞這個宇宙中最神秘天體，人們好奇究竟什麼是黑洞，人如果跌入黑洞會怎麼樣呢？《紐約時報》（The New York Times）特別為所有的「地球生靈」，整理出幾條有關「黑洞」的有趣指南。

黑洞是個飢餓的野獸

黑洞會吞噬所有靠近它的一切，就連光也無法抵抗它的強大引力，而周遭的所有行星、恆星、氣體，都成為滋養黑洞的養分。

黑洞的邊緣被稱為「事件視界」（event horizon），是一條沒有歸路的邊界，千萬注意要遠離這條邊界，因為一旦過了邊界，就連光都會被吸入黑洞，沒有辦法逃脫，而沒有任何東西比光速還快。

幾乎我們知道的全部宇宙運作機制，都取決於黑洞

可能有些人想錯了，或者我們不得不承認，人類仍然不具備瞭解宇宙奧秘的能力。黑洞火牆悖論質疑最明確的科學理論。愛因斯坦（Albert Einstein）、波爾欽斯基（Joseph Polchinski）、霍金（Stephen Hawking），或者根本沒有人知道；如果我們能夠真正知道物理資訊在黑洞內會發生什麼變化，我們對於宇宙的一切知識都可能改變。

註：火牆悖論（firewall paradox）是物理學上一個假說，認為當觀察者落入黑洞的事件視界，會遭遇高能量子密集聚在一起而形成的「火牆」。此概念由阿姆黑利（Ahmed Almheiri）、馬若夫（Donald Marolf）、波爾欽斯基和蘇利（James Sully）等4位物理學家於2012年提出，但學界對此仍有爭議，因為其違反愛因斯坦廣義相對論中的「等效原理」。

▼過去對於「雙黑洞」產生重力波的想像圖。（圖／路透社）

如果不小心掉入黑洞，目前還不清楚你究竟會怎麼死

人掉進黑洞，會被重力撕成碎片呢？還是火牆會直接讓你消失？又或者你身體內的某些「本質」會因為黑洞而浮現？學界始終沒有定論。

根據愛因斯坦1915年的廣義相對論，如果你掉入黑洞，重力還來不及將你「拉成麵條」，你就會先毫髮無損的落入「事件視界」，最終被塞進奇異點（Singularity）裡，也就是黑洞中密度趨近於無限的核心。

但波爾欽斯基和他的團隊則以量子理論反駁，認為事件視界將會成為一道炙熱的能量火牆，將你的身體直接燒成碎片。

霍金的觀點則保留了上述兩種理論。霍金在2014年1月表示，黑洞並不是我們所想的那樣，「沒有事件視界，也沒有奇異點，他們就是不相同。」根據霍金的說法，黑洞的邊緣被稱為時空的第四維度，像天氣一般波動，因此不認為有清晰的邊界。

霍金所說的黑洞邊緣，就像是一個「光線的煉獄」，光線試著逃離黑洞，但卻緩慢的消散並向內移動，卻又未被拉進奇異點。霍金說，事件視界始終保持不變，甚至因為黑洞緩慢的能量外洩而縮小。根據霍金的說法，落入黑洞中，你會被「炒碎」並逸散到太空中，就像「霍金輻射」一樣。

黑洞會唱歌

2003年，天文學家法比安（Andrew Fabian）領導的團隊利用美國NASA的錢卓拉X射線天文台（Chandra X-ray Observatory）發現了宇宙中最長、最古老、最低沉的「黑洞之歌」。儘管這對人耳來說實在太低沉，無論如何人都不可能直接聽見。

黑洞控制星系的大小

天文學家認為，當星系物質在黑洞周圍旋轉、升溫時，形成的能量會射出X射線，這些X射線能為類星體（quasar）提供能量。

幾乎每個星系都有黑洞

雖然在地球附近沒有黑洞，但幾乎在每一個星系，包括我們自己所在的銀河系，以及地球上可觀測到的1000億個星系，都有黑洞存在的跡象。

黑洞是恆星的墓碑

1967年7月2日，一顆衛星記錄到來自外太空的一次伽馬射線爆發，現在回想起來，這可能是第一個表明黑洞真實存在的跡象。時至今日，科學家們相信伽馬射線爆發，代表著垂死恆星嚥下的最後一口氣，以及相當恆星質量大小的黑洞誕生。

▲天文學家相信，在已知的所有星系中幾乎都黝黑動的存在（圖／記者徐文彬攝）

「黑洞無毛」

2011年3月28日，天文學家觀測到距離40億光年外的一次伽馬射線爆發，是人類首次觀察到可能有一個蟄伏的黑洞吞了一顆星星。但無論黑洞吞了什麼，吞了一顆恆星、一頭驢子、一台iPhone，或是吞了你的高中老師，結果都是一樣的。

正如物理學家惠勒（John Archibald Wheeler）所說的「黑洞無毛」（A black hole has no hair），意即黑洞只有質量、角動量以及電荷三個守恆量，其他任何物質所具備的性質都不存在。

循著光亮，探索黑暗

因為光線無法逃離黑洞，所以要看見裡面的東西是不可能的。拍下黑洞邊緣的影像非常困難，要獲得清晰的圖像更是一件大事。

黑洞並非永恆

隨著「霍金輻射」洩漏到宇宙，量子效應顯示黑洞最終將會蒸發。但要使黑洞完全蒸發殆盡，需要比宇宙的年齡還要好幾倍長的時間。

歐洲的大磁鐵不會摧毀這顆星球

在歐洲核子研究組織（CERN）2008年啟用大型強子對撞機（LHC）前，反對者憂心它可能製造出黑洞，吞沒地球。他們10多年前也曾對美國布魯克黑文國家實驗室的相對論性重離子對撞機（RHIC）發出類似疾呼。但根據他們的計算方法，穿透地球大氣層的超高能宇宙射線每年約在地球上形成100個微小黑洞，如果這是個問題，那麼地球早就已經崩塌成「無限」。

2008年6月，安全審查宣布LHC實驗安全無虞後，實驗正式開始，結果地球不但沒有毀滅，人類還發現了俗稱「上帝粒子」的希格斯玻色子（Higgs boson）。

▼在歐洲核子研究組織（CERN）的大型強子對撞機。（圖／達志影像／美聯社）