跌进黑洞没那么慢。。。。
戴榕菁
还记得科普作家们或甚至如霍金那样的科学大咖给你讲的如何跌进黑洞的故事吗?他们告诉你说,那将是一个非常漫长的过程,甚至可以好似无限长,这是因为黑洞的巨大的引力会造成引力时间膨胀(Gravitational Time Dilation)【[1]】从而导致黑洞附近的时间变得非常地慢,直至无限慢。。。。非常童话,非常浪漫,呵呵。
而真相却要骨感的多:黑洞的引力再大也无法改变时间的进度,所以如果谁要体验一下跳进黑洞那漫长过程的话,游戏会令他意外地很快就结束了。
事实上,1912年爱因斯坦在一篇题为“The speed of light and the statics of the gravitational field”【[2]】的文章中给出了下面这个公式:
(1)
其中m和m’是两个物体的质量,c是真空中的光速,k是引力常数(constant of gravitation),R是两物体之间的距离,而ω则是当m’固定时m绕m’运动的角速度。假设m’是太阳,m是地球的话,那么我们就可以将1/ω看成是记录一年四季变化时间的记录,ω越大时间过的越快,ω越小时间过的越慢。实际爱因斯坦直接将之称为引力钟(gravitational clock)。
由(1)可以看出,如果按今天的广义相对论学者的说法光速c即便在重力场中也是不变量的话,那么很显然时间ω不但不会发生引力膨胀,而且会随着引力的增加而迅速变的更快。
当然,1912年的爱因斯坦认为光速c在引力场中是变化的。但由(1)式可以看出,要想让时间随着引力增大而变慢的话,光速c必须以高于二次方的速度随引力的增大而减小。这意味着从距离地球300公里的太空站向地球发一束光到达地面时它的速度已经减少了十分之一;或者说月球上的光速要比地球上快很多倍才能保证月球上的时间不会比地球慢。。。。假如这样的天方夜谭是真的而地球科学们至今都没有发现,那也太菜了吧!。。。。。。
随着狭义相对论被推翻以及与之相关的相对论时间膨胀(time dilation)(注:虽然引力时间膨胀是广义相对论的内容,但却是由于其中的狭义相对论元素造成的)被否定,不但量子力学要面临极大的风暴,连作为现代宇宙学和天体物理学的核心内容的黑洞理论恐怕也会经历一场雪崩。。。。。。
[[1]] Rain, R. “Gravitational Time Dilation Calculator”. Reviewed by Dominik Czernia, PhD and Jack Bowater. Last updated: Nov 17, 2022. Retrieved from: https://www.omnicalculator.com/physics/gravitational-time-dilation
[[2]] Einstein, A. (1912). “The speed of light and the statics of the gravitational field”. Translated by D. H. Delphenich.“Lichtgeschwindigkeit und Statik des Gravitionsfeldes,” Ann. Phys. (Leipzig) 38 (1912), 355-369. Available at: http://neo-classical-physics.info/uploads/3/4/3/6/34363841/einstein_-_speed_of_light_and_grav.pdf