北京时间4月10日21时,事件视界望远镜(Event Horizon Tele-scope;简称EHT)项目和中国科学院在比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京和美国华盛顿举行新闻发布会,公布人类获得的首张黑洞照片。
神秘天体黑洞终于被人类“看到”了。这张在全球多地同步公布的“大片”,证实了神秘天体黑洞的存在,也使得爱因斯坦的百年猜想终得检验。
对此有人提出一个有趣的问题,人体进入黑洞的过程是什么感觉?我们来共同论证下
1、黑洞的引力以及人体进入黑洞的方式
黑洞的引力非常巨大,在一定的半径内(著名的史瓦西半径),连光都无法逃逸。
葫芦娃被黑洞吸引,进入吸积盘,尚未进入事件视界内。此时,葫芦娃收到引力和离心力作用,我们把引力和离心力的合力都作用于葫芦娃的重心位置,如上图。假设在重心位置是平衡的,此时,葫芦娃饶黑洞旋转,但不会被吸进黑洞。不过这种状态并不稳定,稍微有点小扰动,破坏其平衡,葫芦娃就将沿着黄色虚线进入黑洞。
2、葫芦娃的受力分析
如图所示,在重心处假设引力与离心力平衡。由于黑洞质量引力巨大,半径的一点点变化,就会引起很大的引力差。因此,葫芦娃的高度无法忽略。
我们先取葫芦娃的头作为研究对象,其受到引力和离心力。对于引力,距离增加,引力减小。对于离心力,距离增加,离心力同样减小。但是根据引力和离心力方程,如下图。离心力的减小在葫芦娃身体高度范围内几乎可以忽略。
因此,葫芦娃头部的合力可以表示为如下。实际上,这就是著名的引潮力计算表达式。根据这个公式,葫芦娃的头部合力向外。同样的,葫芦娃脚部的合力向内。
葫芦娃合力的受力图如下。它的四肢和头部,都由于巨大的引潮力而出现下图情况,这就是五马分尸。
3、总结
葫芦娃被黑洞吸引,由于黑洞巨大的质量,其造成的引潮力非常巨大。即使对于正常身高的葫芦娃,头部和脚部受到的引潮力差别非常大。在这巨大的引潮力的作用下,葫芦娃会被五马分尸。