使用低速航天的办法能离开黑洞么？

在上一篇文章《达不到地球逃逸速度，我们就无法离开地球了么？》里，我跟大家解释了一个星球光靠引力是困不住文明的，一个星球的逃逸速度只不过是在没有后续燃料推动的情况下，能够逃离星球引力束缚的最小初始速度。如果我们在后续的过程中还能持续的给物体提供动力，那么别说逃逸速度，就算是用蚂蚁的速度也能慢慢离开星球。这种方式我们称之为低速航天。

在文章的末尾我给大家留了一个彩蛋，我说低速航天也并不是万能的，起码在碰到黑洞的时候会遇到一些问题。

我们都知道黑洞是一个连光都能把它吸进去的东西，然后有很多人觉得光之所以不能离开黑洞是因为它的速度太慢，如果我的速度能够再快一点，比如达到光速的2倍就说不定可以从里面逃离出来。但是，根据相对论，光速偏偏又是所有物体运动速度的上限，所以就没机会了。

这样想很自然，结论也没错，但是这种想法是不太对的。你想想，如果黑洞真的仅仅是只靠引力束缚住你，你是因为速度太慢而无法逃离（恰巧光速是上限），那么我们回顾一下我们上篇所说的低速航天：如果真的只是因为引力，那么我在黑洞里面如果有一个有巨大动力的飞船，我让飞船燃烧燃料客服黑洞的引力，一点一点的龟速往外爬，那是不是就能爬出去了？

关于潮汐力

有些同学肯定立马条件反射说你的假设不成立，你怎么能进到黑洞里面去呢？你还在靠近黑洞的时候就被黑洞巨大的潮汐力给撕成意大利面条了。

没错，潮汐力也是我对黑洞的第一恐怖印象，我忘了是不是高中的时候在霍金的《时间简史》里看的，反正这种恐怖的印象让我很长一段时间内都觉得黑洞是无法接近的，任何人试图接近黑洞都是找死。

鉴于有些同学可能还不是理解黑洞的这个恐怖的潮汐力，我就简单的说两句：黑洞因为密度极大，所以在黑洞周围形成了非常强大的引力场，我们都知道引力这个东西是距离黑洞越近越大。而我们人（或者飞船）是有长度的，可能你的头距离黑洞近一些脚距离黑洞远一些（或者相反），那么我的头部和脚部受到黑洞的引力就会不一样，考虑到黑洞的引力场太强，所以你头部和脚部受到的黑洞引力差将会非常大，这就像一个怪物在用巨大的力撕拉你的身体，人会立马被撕得跟意大利面条一样。越靠近黑洞这个引力差就越大，最后会把人的器官、组织、细胞全都撕碎，变成一堆分子原子……

是不是想起来就打寒颤？这就是恐怖的黑洞潮汐力。

大质量黑洞

但是我们忽略了一点：潮汐力的大小是取决于引力场变化的大小，在一个小黑洞里这种引力场变化很大，潮汐力很大，但是如果这个黑洞很大呢？如果是一个非常大非常大的黑洞，比如像《星际穿越》里那种大概相当于一亿个太阳大小的黑洞，那么它的引力场覆盖范围就会非常广，引力场变化的就会相对平稳，这样这个潮汐力就不会太大，所以就给了人靠近黑洞的机会。

我再啰嗦一句，《星际穿越》的科学指导叫索恩，他是2017年诺贝尔物理学奖的获得者，发现了引力波的就是他们。所以，《星际穿越》这部电影不像一般的科幻，它不会犯一些简单低级的科学错误，如果你觉得里面有些什么现象跟你的固有经验相冲突，你最好先去查查是不是还有什么东西是自己不知道的~

有些人看到《星际穿越》里的主人公靠近黑洞的时候没有被潮汐力撕碎觉得奇怪，有些人觉得进入黑洞之后居然没有死亡还能活动这不靠谱。前者是因为这个黑洞质量非常大，潮汐力就很小，后者是因为他们选择的黑洞模型是克尔黑洞，而不是我们平常说的史瓦西黑洞。

黑洞模型有很多种，对它们的研究也都还很初级，里面还有太多奥秘我们没法了解。霍金的一生几乎都在研究黑洞，他也是因为研究黑洞而出名。对黑洞的研究既需要量子力学，又需要广义相对论，或许，解开相对论和量子力学不协调的关键钥匙，就藏在黑洞里~

物体无法离开黑洞的真正原因

再回到正题，上面我简单的说了一些黑洞的事，主要就是想告诉大家：完整的进入黑洞还是有可能的，那么我们假设黑洞里有一艘飞船是可行的。但是，我们的常识都告诉我们，黑洞视界里任何东西都出不来，包括光，那为什么我们无法通过低速航天的办法来逃离黑洞呢？我的飞船有足够的动力，我对准黑洞外面一直匀速走为什么就出不去呢？

没错，你可以一直匀速往外走，但是你就是出不去，为什么？因为找不到出路！

重要的事情说三遍：找不到出路，找不到出路，找不到出路！！！

找不到出路是什么意思？大家看黑洞的时候别一直盯着他的引力看，我们看一看引力的本质：时空弯曲。

我请大家想一想，我们看到光线弯曲，其实它自己并不觉得弯曲，光一直都在“直线”往前飞，只是因为空间本身被弯曲了，所以它走的路径才看起来像是弯曲了。爱因斯坦也早就说了，我们看到物体围着星球做圆周运动，其实他们只是在弯曲的空间里自由的做这惯性运动，我们在平直的时空里觉得直线最短，但是在一个弯曲的时空里，那种弯曲的线就是最短的了。

既然光一直在弯曲的时空里做“惯性”运动，那么它一直围着黑洞转这又是怎么个图景呢？没错，就是光一直往前飞，但是它找不到出路，它飞着飞着就又回到自己的原点了。

所以，黑洞困住物体的真正原因是：黑洞使得时空严重的弯曲，结果让这一片时空弯曲得闭合起来了。然后黑洞里面的物体就根本找不到通往外部空间的路，它不管怎么走都是一直在黑洞里转圈圈……

宇宙是否是一个大黑洞？

以前我也给大家讲过，宇宙也有这样的特性：我们一直沿着宇宙的一个方向前进，最终我们会回到原点。以前觉得这个事情很难理解，后来想想黑洞就觉得好理解了。

然后，我就有了一个比较大胆的想法（这个纯粹是个人脑洞，不属于科普的内容）：我在想我们的宇宙跟黑洞到底有什么关系？会不会我们生活的宇宙它本身就是一个巨大的黑洞，这个黑洞刚好把宇宙这么大的空间给扭曲闭合了。经常有人问宇宙之外是什么，会不会我们宇宙外面依然是一个巨大的黑洞？

相对论给我的一个重要启发就是：一切平等，没有特殊。没有特殊的参考系，地球不特殊，太阳系不特殊，银河系不特殊，那么凭什么我们的宇宙就是这么特殊的一个？如果物理定律在各种地方都是有效的，那么我们在研究黑洞的时候或许就是在研究我们宇宙本身。

宇宙大爆炸的时候有一个奇点，黑洞里面也有一个奇点，但是我们对奇点一无所知，因为广义相对论在奇点处失效了。有许多人不是经常在找相对论失效的地方么？我现在就告诉你相对论在奇点处是失效的，没用的，因为根据广义相对论的计算，在宇宙和黑洞的奇点处会出现无穷大的量，这种无穷大的量在物理上是没有意义的（但是没人会因为相对论在奇点处失效而说相对论是错误的）。

要解开奇点的秘密，相对论铁定要被修正。黑洞和宇宙之间是否真的存在某种关联，我们生活的宇宙到底是不是只是一个普通的黑洞，这些就要靠未来的研究了。

如果我的读者里有人对这些感兴趣（特别是小学生中学生，少年时期的纯粹兴趣可以转化成最强大的推动力），可以试着这样去思考一下，爱因斯坦在16岁的时候通过思考“如果我以光速追一束光会看到什么？”发现了狭义相对论，没准你能通过对奇点-黑洞-宇宙的思考修正相对论，发现更深刻的理论呢~

如果我的这些想法能够激活一些少年研究宇宙的兴趣和方向，那就阿弥陀佛了~

祝好运~

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