掉入黑洞之后的离奇经历

阿曼达·格夫特+杨晓梅

谁都有可能碰上这种事：也许你正在太空寻找适合人类居住的新行星，也许你在地球上走着走着突然滑倒了。不管是什么情况，在某个时刻我们都会面对这样一个古老的问题：如果掉进黑洞会发生什么？

你觉得也许会被压死，也许会被撕成碎片，但事实会更加离奇。

近入黑洞的瞬间，会出现两个事实：一个是你瞬间成为灰烬；另一个是你坠入黑洞，毫发未损。

黑洞是现有物理定律失去作用的地方。爱因斯坦告诉我们，重力会扭曲空间，使其弯曲。所以，如果有一个密度足够大的物体，时间空间会严重扭曲，相互缠绕，在现实世界中“打出”一个洞。

巨大的恒星在能量耗尽之后能够产生这种极端密度，进而产生一个扭曲的世界。它在自身重力的作用下弯曲，向内塌陷，并使得时间空间和它一起坍塌。强烈的引力场让光线都无法逃逸，使这颗恒星之前所处的地带变得无比黑暗，这样就形成了黑洞。

你在黑洞内越坠越深，空间也会变得更加弯曲

黑洞的最外沿被称为视界线，是引力和光“势均力敌”的区域。在视界线之内，光线是逃不出黑洞的。

视界线区域有巨大的能量，黑洞边缘的量子效应产生大量辐射回宇宙的热粒子流。这是最早由物理学家斯蒂芬·霍金提出的假设，因此被称为“霍金辐射”。在足够长的时间内，黑洞将最终辐射掉其所有质量，彻底消失。

你在黑洞内越坠越深，空间也会变得更加弯曲，直到黑洞的中心，空间变得无限弯曲，这就是黑洞的奇点。在这里，空间和时间已经失去意义，建立在时间和空间基础上的物理定律也不会产生任何作用。

在奇点会发生什么？没有人知道。是另外一个宇宙、被摧毁的世界，还是一个秘密通道？至今还是个谜。

那么，如果你万一掉入一个黑洞，究竟会发生什么？假设你有一个太空同伴——我们叫她安妮，她以旁观者的身份无比惊恐地看着你被吸入黑洞。从她的观察角度来看，发生的一切都变得非常诡秘。

当你加速接近黑洞的视界线时，安妮看见你被拉伸变形，仿佛你被置于巨大的放大镜之下。此外，你越接近黑洞边缘，你看起来移动得越慢。

在进入黑洞的黑暗区域之前，你已经变成灰烬了

你无法向安妮呼喊，因为宇宙中没有空气，但你可以尝试用iPhone上的灯向她发摩尔斯信息（有这样的App）。然而，你发出的信息传播得越来越慢，光波被拉伸，频率降低，发出的信息如同“好的，好……的…… ，女……子……白……勺……”

当进入视界线时，安妮会看到你静止不动，仿佛被人按了暂停键。你如同静止的画面一样贴在视界线的接触面上，巨大的热量开始将你吞噬。

根据安妮的观察，你慢慢被扭曲的空间、静止的时间和霍金辐射的热焰吞噬。在进入黑洞的黑暗区域之前，你已经变成灰烬了。

但是，在准备你的葬礼之前，让我们先暂时忘掉这恐怖的一幕。现在，更加离奇的一幕发生了——那就是什么都没发生。

你一路进入了自然界最不祥之地，没有经历任何颠簸震荡，当然也没有拉伸变形、行动变缓和灼热辐射。因为你是自由落体，感觉不到任何重力。爱因斯坦将这种状态称为他“最开心的想法”。

在一个足够大的黑洞中，你可以很正常地度过余生

黑洞的视界线毕竟不是飘浮在宇宙中的实物界限，仅仅是人们这样定义而已。黑洞外的人是看不见里面发生了什么的，但对你来说，不存在这个问题，因为你根本感觉不到有什么视界线。

的确，如果黑洞太小，就会有麻烦。你脚部受到的引力会远远大于你头部受到的引力，你的整个身体就会像意大利面一样被拉伸。但幸运的是，你掉进了一个很大的黑洞，质量比太阳还要大几百万倍，所以身体受到的引力差可以忽略不计了。

事实上，在一个足够大的黑洞中，你可以正常度过余生，直到到达奇点而死去。

什么叫正常？你可能会问。那可是被吸入了时空连续体的裂缝，强行被拖入，而且没有回头路。

你无法转身逃离黑洞

我们都能体会到你的这种感觉，我们的这种体会不是来自空间的经历，而是来自对时间的感知。时间永远往前走，不会后退，我们也只能跟随时间向前走，没有回头路。

这不仅仅是个类比。黑洞内部的时间和空间扭曲如此极端，以至于两者互换角色。在一定意义上，是时间将你拉向奇点。你无法转身逃离黑洞，正如你无法從现在回到过去。

现在，你可能会想这样一个紧迫的问题：安妮到底出了什么问题？如果你正在空无一物的黑洞里面瑟瑟发抖，为什么她坚持认为你在黑洞边缘就已经被辐射烤焦？难道她产生了幻觉？

实际上，安妮并没有说错。对她来说，你的确已经在黑洞边缘被烤焦了，这并不是幻觉。安妮甚至可以收集你的骨灰带给你的亲人。

事实上，自然法则要求安妮看到你处在黑洞之外，因为量子物理学认为信息永不丢失。能证明你存在的一切信息必须留在黑洞之外，否则就不符合安妮的物理常识。

你必须身处两地，但是另一个仅仅是副本

从另一个层面来看，物理定律要求你越过黑洞边缘，不受任何热粒子或者其他异物的伤害，否则就违背了爱因斯坦的“最开心的想法”和广义相对论。

这样说来，物理定律既要求你在黑洞之外化为灰烬，又要求你在黑洞之内安然无恙。还有第三条物理定律：信息不能被克隆。你必须身处两地，但另一个仅仅是副本。

不知何故，物理定律把我们引向一个貌似非常荒谬的结论。物理学家把这个讨厌的难题称为“黑洞信息悖论”。庆幸的是，在20世纪90年代，人们找到了解决方法。

里奥纳德·苏士侃认为根本不存在悖论，因为并没有人看到你的克隆体。安妮看见一个版本的你，你自己看见一个版本的你，但是你和安妮无法对证，也没有第三者能同时看到黑洞内外。所以，一切都符合物理定律。

“事实是什么？”这要看你问谁

除非你非要问到底哪个是真的，你究竟是真的死了还是真的活着？

根本没有真相，这是黑洞向我们揭示的最大秘密。“事实是什么？”这要看你问谁。有安妮看到的事实，也有你亲身经历的事实，事情就是这样。

2012年夏天，物理学家艾哈迈德·阿尔姆哈瑞、唐纳德·莫罗尔、乔·波尔钦斯基和詹姆士·萨里（这四人被合称为AMPS小组）设计出一个思想实验，几乎颠覆了我们对黑洞的现有认识。

AMPS小组认为，苏士侃提出的解决方案取决于这样一个事实，即黑洞的视界线解决了你和安妮的不一致。安妮是否看到你因霍金辐射而粉身碎骨并不重要，因为视界线使她看不见你坠入黑洞内部的场景。

也许安妮会看到什么

如果安妮在黑洞之外看到了黑洞内部发生了什么，那又会怎样呢？

相对论认为这是绝对不可能的，但是量子力学认为没有这么绝对。安妮有可能瞥到黑洞内部的情景，这就是爱因斯坦认为的“鬼魅般的远距作用”。

当远距离相隔的两对原子神秘纠缠时，就会出现这种情况。它们是同一个不可分割整体的一部分，所以描述它们的信息不可能只存在于其中一组，而是存在于它们之间的“鬼魅的联系”。

AMPS小组的想法大致如此。假设安妮在黑洞边缘看到一些信息——我们称其为A信息。

如果安妮看到的A是真相，也就是你命在旦夕，在黑洞边缘的霍金辐射中挣扎，那么A肯定和另一条信息B相互纠缠，B也是热辐射流的一部分。

如果你经历的是真相，也就是你在黑洞内部安然无恙，那么A肯定与另一条信息C相互纠缠，C隐藏在黑洞内部的某个地方。

关键是：每条信息只能被纠缠一次，这意味着A要么和B纠缠，要么和C纠缠，而不能既与B又与C纠缠。

所以，安妮将其获得的信息A放入“纠缠解码器”，就会得到一个结果：要么是B，要么是C。

你是否越过黑洞边缘正常活了下来

如果答案是C，那么你经历的就是真的，但是这样一来量子力学就是错的。如果A和黑洞内部的C纠缠，这条信息对安妮来说就是丢失的，违反了量子物理定律中的“信息永不丢失”。

那就剩下B了。如果安妮的解码器读出A与B相互纠缠，那么安妮胜出，但是广义相对论就不攻自破了。如果A与B纠缠，就意味着安妮看到的是真的——你被热辐射烧焦，并没有像相对论理论预测的那样穿过黑洞边缘进入黑洞内部，而是撞在了炽热的火墙上。

這样我们又回到了起点：当你跌入黑洞时，到底发生了什么？你是越过了边缘正常活了下来，还是在接近黑洞边缘时与致命的火墙迎面相撞？

没有人知道答案，这是基础物理中最有争议的问题。

安妮需要相当长的时间才能解码纠缠对象

物理学家用了近一个世纪的时间，试图让广义相对论和量子力学和睦相处，但其中一个必须做出让步。黑洞悖论的解决方法告诉我们哪个理论会做出让步，并指向宇宙中更为深刻的理论。

一条线索可能就在安妮的解码器。确定A和哪条信息纠缠是非常复杂的事情。普林斯顿大学新泽西校区的物理学家丹尼尔·哈洛和斯坦福大学加州校区的帕特里克·海登对此产生兴趣，他们想知道到底需要多长时间。

2013年，他们计算出即使用理论上最快的计算机，安妮也需要非同寻“长”的时间来解码纠缠状态。当她得出答案时，黑洞也许早已耗尽能量，从宇宙消失，连同边缘的致命火墙都无影无踪了。

如果问题真是这么复杂，那么安妮最终不会知道哪个版本是真相。这样一来，两个版本同时真实，现实随观察者而变化，所有的物理定律都没有受到挑战，也不会有人迎面撞上那莫名其妙的火墙。

如果真相的本质隐藏在哪里，最好的藏身地就是黑洞内部

有一个物理学家可以考虑的新的视角：复杂计算（安妮明显做不到的）和时空之间存在的让人神往的关系——这也许是通往更深理论的大门。

这就是黑洞。它们不仅仅是让太空游客讨厌的障碍，还是理论实验室，抓取物理定律中最微妙的不合常理，并将其放大，让人们不得不注意到这些。

如果真相的本质隐藏在哪里，最好的藏身地就是黑洞内部。但我们最好还是从黑洞外面进行观测，至少在搞明白霍金辐射这件事之前。或者让安妮进入黑洞探寻，是该轮到她了。