趣谈科学如果宇宙质量为王，那为什么靠近小黑洞更容易被撕碎？( 二 )
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图：光子在黑洞附近的路径的效果图 。
在光线通过黑洞时 ， 越过视界半径的光线会沿着极度扭曲的空间走向黑洞奇点 ， 而刚好掠过视界半径的光线会发生最大程度的弯曲 ， 我们的视界望远镜因此可以根据跑掉但极度扭曲的光线描绘出黑洞的阴影范围 。 还有一部分没有被捕获的光子 ， 但短时间内也无法逃离的光子会沿着视界的边缘形成一个光子球 。
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图：史瓦西黑洞视界半径
虽然每个黑洞都有一些看起来相同的度量标准 ， 但并不是所有的黑洞都是一样的 。 每个黑洞都有一个视界 ， 而这个视界是由光的逃逸速度半径来定义的 。 在视界之外 ， 光仍然可以自由飞翔 ， 而在视界内 ， 任何物质都会被黑洞吞噬 。 但是黑洞质量越大 ， 它的视界半径就越大 ， 质量加倍 ， 视界半径也加倍 。 当然有很多事情还是一样的:
视界上的逃逸速度仍然是光速 ，
光的偏转量遵循同样的质量-半径关系 ，
如果我们能拍摄到它们 ， 它们就会呈现出我们第一次在视界望远镜合成的甜甜圈一样形状 。
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图：人类通过射电望远镜得到的第一张黑洞照片 ， 虚线代表光子球的边缘 ， 而视界则是中间的黑暗区域 。
虽然我们无法进入到黑洞内部 ， 但根据广义相对论对时空的描述 ， 不同质量的黑洞中 ， 内部的性质也会有极大的不同 。 如果你掉向黑洞的视界 ， 你会体验到一种力 ， 这种力会试图把你往黑洞中心拉去 ， 同时在垂直方向上压缩你 ， 你就如同拉面师傅手上的面团 ， 这种力叫做潮汐力 。
如果你掉进了上面我们拍摄到的大质量黑洞（M87星系中心的黑洞） ， 你头上受到的力和你脚上受到的力之间的差别会很小 ， 因此你不会被拉成面条 。 但是如果你掉进一个太阳质量大小的黑洞 ， 潮汐力同样不会把你拉成苗条 ， 而是直接把你以原子 ， 甚至更小的粒子为单位撕碎 。
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图：物体中心的力将等于平均净力 ， 而远离中心的不同点体验净力不同 ， 这就是潮汐力的由来 。 黑洞质量越小 ， 潮汐力越大 ， 对“面条”的拉伸作用越大 。
还有一个差异化—霍金辐射（从未实际观察到过） ， 在简化版本中霍金辐射是黑洞附近粒子与反粒子自发产生过程中 ， 某些粒子对在没有来得及互相湮灭掉 ， 偶尔其中一个粒子会不小心坠入黑洞 ， 另一个则逃逸 。
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图：粒子-反粒子对在黑洞的视界内外不断地出现和消失 。
真实的版本情况要复杂得多 ， 因为要产生粒子对温度至少需要高达几十亿度 。 而黑洞的温度来源于质量（能量） ， 质量越大的黑洞温度辐射越低 ， 因此黑洞自身并不足以形成反粒子对 。
【趣谈科学如果宇宙质量为王，那为什么靠近小黑洞更容易被撕碎？】
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图：黑洞霍金辐射喷流
在宇宙各处存在量子场 ， 因此即使在完全真空的空间中也具有最低的能量 ， 这种状态称为“真空量子能” 。 在这种状态下产生的实际为“虚粒子-反粒子”其中无论哪种粒子掉落黑洞都会使黑洞失去能量（质量） 。
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