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只有当光锥到达地球的时候,我们才能观察到此次爆炸事件。

这就是经典物理学的因果律。

也就是说,一个事件,触另一个事件,都要受到光的限制。

那么,时间和空间,又有什么区别?

在空间中,我们可以往任意的方向移动。

不会收到任何束缚。

而在时间中,连续的光锥会迫使我们,只能从过去走向未来,并永远无法回头。

在相对论中,时间就是光锥的方向。

而空间,则是与时间垂直的,其他任何方向的集合。

在没有引力影响的宇宙区域中,他们的结构都是笔直的。

时间和空间,会形成对称的直线网格,所有光锥的方向,全部一至。

加入在地球周围,当一个苹果受到地球的引力而向下坠落时,其引力不仅影响着物体本身,还影响着物体的光锥方向。

因此,在一个大质量的行星周围,光锥的方向,会呈现弯曲状态。

这便意味着,时间的方向,会像行星的中心弯曲。

苹果之所以会坠落,是因为他的未来指向了地球。

质量扭曲了时空的几何形状,使时间和空间变得相对。

这就是爱因斯坦的广义相对论。

质量越大的物体,所弯曲的时空就越多。

如果是一个引力无限大的物体,那么时空的弯曲也会变得无限大。

所有的光锥都会完全朝下。

如果我们在这里点燃一根蜡烛,所有的光锥都会落入这个物体的中心。

这里,就是我们所说的黑洞!

作为宇宙中引力最大的物体,其时空的曲率将所有物体都推向中心。

如果我们将黑洞想象成二维切片,并在时空中形成一个圆柱体。

那么,它的边界,物理学上叫做视界。

事件在视界以外,部分光线可以逃逸。

而在视界以内,所有的光线都无法逃脱。

在黑洞内部,光锥使得任何物体的路经向下。

时间本身指向黑洞的中心。

为了展示黑洞的物理特性,我们再说一说霍金的黑洞生死悖论。

大壮和二狗是两名宇航员,在太空执行任务时,两人接近了一个黑洞。

大壮的推进器受损,他被黑洞引力吸引,从而飞向黑洞,对于远离黑洞引力的二狗来说,自己周围的时空,受到的引力逐渐变小,且微弱。

对他而言,时间几乎就是一条从过去到未来的直线。

因此,他看到的黑洞和大壮都是静止状态的。

而对于飞向黑洞的大壮来说,当他越靠近视界时间和空间就越弯曲,当他处于视界临界点的时候,时间和空间倾斜了45度。

对于大壮来说,时间不再是一条从过去到未来的直线。

而是一条沿着45度上升的对角线。

正好是时间的方向,也就是光锥的表面。

这便是任何物质进入视界以后,再也无法逃脱的原因。

当大壮穿过视界之后,和外界想比,时间和空间就好像互相换了概念。

现在,时间指向下方,而再此之前,是穿过空间的方向。

黑洞的视界不再是一个地方,而是大壮过去的一瞬间。

黑洞的中心,也不再是一个点,而是大壮未来的一个事件。

当一颗大质量恒星爆炸并塌缩时,会出最后一道光,也即最后一个不断膨胀的气泡。

但是,在被恒星弯曲的时空中,从外面看,气泡似乎变成了静止的,所以就形成了一个黑洞!

也可以说,黑洞是一个被时空曲率固定住的光锥。

如果把扭曲的时空拉直,实践的方向从左到右流动,我们便可以清楚的看到,黑洞的视界形成了光锥。

所以,穿过视界之后,就只能向黑洞的中心坠落,因为那就是视界的未来。

如果我们将眼前的场景压缩,就会看到黑洞的内部和外部,形成了两个不同的区域。

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