黑洞是时间机器吗？是的，但有一个陷阱

图片来源：美国国家航空航天局/戈达德航天飞行中心/杰里米·施尼特曼

黑洞形成了自然时间机器，允许穿越过去和未来。但不要指望很快就会回来参观恐龙。

目前，我们还没有能够将我们带到黑洞附近的航天器。但是，即使把这个小细节放在一边，试图利用黑洞回到过去可能也是你做过的最后一件事。

什么是黑洞？

黑洞是一个非常巨大的物体，通常是在濒临死亡的恒星坍塌时形成的。

就像行星和恒星一样，黑洞周围有引力场。A类引力场是什么让我们坚持在地球上，是什么让地球围绕太阳旋转。

根据经验法则，物体质量越大，其引力场越强。

地球的引力场使人们很难到达太空。这就是我们制造火箭的原因：我们必须快速飞行才能摆脱地球引力。

黑洞的引力场如此强大，以至于光无法逃避。这令人印象深刻，因为光是科学已知的最快的东西！

顺便说一句，这就是为什么黑洞是黑色的：我们不能像在黑暗中从树上反射手电筒光那样从黑洞反射光。

伸展空间

阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论告诉我们物质和能量对宇宙有着奇怪的影响。物质和能量弯曲和拉伸空间。一个物体的质量越大，它周围的空间就会被拉伸和弯曲得越多。

一个巨大的物体在太空中形成了一个山谷。当物体靠近时，它们会掉进山谷。

这就是为什么，当你足够靠近任何大质量物体，包括黑洞时，你会朝着它坠落。这也是为什么光无法逃离黑洞的原因：山谷的两侧太陡峭了，光的速度不够快，无法爬出。

当你从远处靠近黑洞时，黑洞形成的山谷变得越来越陡峭。它变得如此陡峭以至于光线无法逃逸的点称为事件视界。

事件视界不仅对未来的时间旅行者感兴趣：对哲学家来说也很有趣，因为它们对我们如何理解时间的本质.

拉伸时间

大质量物体（如行星、恒星和黑洞）在太空中形成“山谷”。图片来源：Shutterstock

当空间被拉长时，时间也会被拉长。一个靠近大质量物体的时钟会比一个靠近小质量物体的钟慢得多大质量物体.

与地球上的时钟相比，黑洞附近的时钟滴答声会非常慢。黑洞附近一年可能意味着地球上80年，正如你可能在电影《星际争霸》中看到的那样。

这样，黑洞就可以被用来传播到未来。如果你想跳入地球的未来，只需在黑洞附近飞行，然后返回地球。

如果你离黑洞中心足够近，你的时钟就会慢一些，但只要你不越过视界，你应该仍然能够逃逸。

时间循环

过去怎么样？这是事情变得真正有趣的地方。黑洞使时间弯曲得如此厉害，以致于它可以自我包裹。

想象一下，拿一张纸，把两端连接成一个圈。这就是黑洞对时间的影响。

这创造了一个自然时间机器。如果你能以某种方式进入循环，物理学家称之为闭合的时间型曲线，你会发现自己在一条通过空间这始于未来，止于过去。

在这个循环中，你也会发现因果关系很难理清。过去的事情会导致未来的事情发生，而这反过来又会导致过去的事情发生！

捕获

所以，你发现了一个黑洞，你想用你那艘值得信赖的宇宙飞船回去看看恐龙。祝你好运。

有三个问题。首先，你只能进入黑洞的过去。这意味着，如果黑洞是在恐龙灭绝后形成的，那么你将无法回到足够远的地方。

其次，你可能必须跨越事件视界才能进入循环。这意味着要在过去的特定时间退出循环，您需要退出事件范围。这意味着旅行速度要比光速快，我们很肯定这是不可能的。

第三，可能最糟糕的是，你和你的船将经历“意大利面条“听起来很好吃，对吧？

遗憾的是，事实并非如此。当你穿过事件范围你会被拉平，像面条一样。事实上，你可能会被拉伸得如此之薄，以至于你只是一串螺旋状进入太空的原子。

所以，虽然思考一下时间-翘曲特性黑洞在可预见的未来，恐龙之旅将不得不停留在幻想的领域。