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为什么连光也逃不出黑洞

马振华老师

　　时间和空间是各种物理现象上演的舞台。可是，这个舞台并不是坚硬无比的。宇宙中的大块头可能会把这个舞台踩坏。

　　为了显示时空舞台的弹性，我们可以把时空中的空间截面想象成一张橡皮膜。宇宙中的各种物体，比如地球、月亮，都是踩在橡皮膜上的舞蹈演员。地球登场后，把橡皮膜踩得陷了下去。所以地球旁边的`月亮需要绕地球旋转，利用离心力才能确保不掉到地上来。同时，要想从地球上发射宇宙飞船，飞船也得耗费好多力气爬出这个凹陷的区域，才能在宇宙空间中畅游。

　　不过地球在宇宙中实在算是个轻量级选手。假想有一个和地球一样大的家伙，密度却是地球的8亿倍。这样的演员一上台，就会把橡皮膜舞台踩出一个洞，自己也扑通一下掉到洞里。我们把这个洞叫作黑洞。

　　站在远离黑洞的地球上，我们会发现黑洞把橡皮膜踩得如此弯曲，以至于无论用多大的速度发射飞船，也不能从黑洞的边缘逃出来。就算是宇宙中跑得最快的光，也不能逃出黑洞。既然光不能逃出来，黑洞看起来好像就是黑的。这就是黑洞名称的由来。

　　读者可能会好奇，既然黑洞把时空橡皮膜踩坏了，那么坏掉的区域是什么样子的呢？黑洞“里面”有时空吗？没有人能到黑洞里看一眼，再出来告诉我们这个问题的答案。可是根据理论推测，黑洞里面确实是有时空的。大自然自动给踩坏的橡皮膜打了一块补丁。不过，不知道大自然是粗心还是故意的，把这块补丁的方向弄“错”了，以致黑洞里面的时间方向是我们的（沿着黑洞半径方向的）空间方向，我们眼中黑洞中心到表面的空间方向则变成了黑洞里面的时间方向。

　　由于黑洞里面时间和空间调换了位置，我们外人认为的黑洞中心，在黑洞里面的补丁时空上实际是未来。于是，黑洞里面的所有物体，无论怎么想“往外跑”，都不可避免地掉进黑洞中心，因为这里是它们的未来。这样，黑洞中心聚集了大量物质，密度超过了已知物理规律所能描述的密度。在这黑洞中心会发生什么，对我们来说还是一个谜。

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