如果不幸掉進黑洞會發生什麼？新研究發現

今天小編分享的科學經驗：如果不幸掉進黑洞會發生什麼？新研究發現，歡迎閲讀。

黑洞是宇宙中最神秘的天體之一，不過得益于由于各類科普、科幻作品的描寫，大眾對黑洞也有了一些基本的認知，比如 " 光都逃不出來 "" 質量非常大，引力也非常強 "" 足以扭曲時空 " 等等。此外大家有個共識，那就是被 " 離黑洞太近會死 "。不過，黑洞的尺寸有大有小，多大的黑洞才足以致命呢？

還真有人正經研究了這個問題，并在最近一篇發表在預印雜志上的研究給出了科學的答案。

小型原始黑洞穿過人體的引力效應（來源：文獻 [ 1 ] ）

下面咱們就分情況説一説。

如果你不幸掉進黑洞裏 ......

1915 年，德國物理學家和天文學家卡爾 · 史瓦西 ( Karl Schwarzschild ) 在得出愛因斯坦廣義相對論近似的精确解後，提出了現代的黑洞概念。黑洞是宇宙中最極端的天體，它的引力強大到連光都無法逃脱。

一般來説，黑洞的形成來自于一顆巨大恒星的死亡，當燃料耗盡，恒星核心在自身引力下猛烈坍縮，最終形成一個奇點——一個體積無限小、密度無限大的點。奇點外部圍繞着一個 " 視界 "，一旦跨過這個邊界，任何物質都會被永遠困在黑洞之中，就像掉進了宇宙的 " 無底洞 "。但黑洞并不是完全 " 黑暗 " 的，它周圍的吸積盤由高速旋轉的氣體和塵埃組成，會釋放出極其明亮的 X 射線，使其在深空中顯得格外耀眼。

如果太陽的質量被擠壓成一個無限小的點，它将形成一個半徑約 3 公裏的黑洞。如果你不幸掉進這樣一個黑洞，你會經歷一種被稱為 " 意大利面條化 " 的過程。由于黑洞的引力梯度巨大，靠近黑洞的一端會受到比另一端更強的拉力，你的身體會像橡皮筋一樣被拉長，就像是意大利面條一樣，最終在分子層面上被撕裂。

" 意大利面條化 " 的過程（來源：wiki）

而在掉入黑洞的過程中，外界觀察者會看到你越來越慢，甚至永遠停留在視界邊緣，因為光需要無窮久的時間才能從那裏逃脱。但對你而言，掉進去只是轉瞬之間的事情。好消息是，前文只是用太陽的質量做了一點推算，事實上太陽 " 體重過輕 "，根本無法自己坍縮成黑洞。

人被 " 小黑洞 " 砸到

會發生什麼？

這裏得先做一點説明，絕大多數情況下，黑洞都是非常巨大的，它們的質量動辄都能達到太陽的數十倍甚至數百億倍。面對這樣的體量，" 被砸到 " 顯然無從談起。

那麼，有沒有小一點的黑洞呢？

原初黑洞（Primordial Black Holes）是一類假想的黑洞類型，研究者認為它們并非由大質量恒星的引力坍縮形成，而是在宇宙大爆炸後的極早期階段產生的，這些黑洞的尺寸範圍非常廣泛，質量範圍可能從原子級一直到太陽質量的十萬倍。

原初黑洞示意圖（圖片來源：NASA）‍‍

而一些理論模型認為，原初黑洞可能是暗物質的來源。如果這一假設成立，這些遠處黑洞的質量範圍限制在 1013 到 1019 千克之間，這與小行星的質量範圍相當，而我們碰到這個級别的黑洞的可能性最大。這個質量範圍的黑洞，直徑不到 1 微米，已經可以 " 砸人 " 了。

既然理論上的确存在 " 能砸人 " 的黑洞，就可以研究研究人體被砸到後會發生什麼了。被微型黑洞 " 砸到 "，我們會面臨兩種傷害：潮汐力和衝擊波。

先説説潮汐力，前文提過，如果人掉進黑洞，由于引力梯度巨大，靠近黑洞的一端會受到比另一端更強的拉力，身體會被撕裂。而當小黑洞 " 撞到人 " 時，也會對人體產生引力差異。問題是，這種引力差異是否足以 " 意大利面條化 " 的撕裂人體組織？

考慮到質量與小行星相當的黑洞直徑不到 1 微米，因此即使有潮汐力，其影響範圍也極小。如果它穿過人體的軀幹或四肢，可能會造成局部損傷，但不會致命，類似于一根針穿過身體。如果黑洞穿過頭部，潮汐力則可能會破壞大腦細胞，因為大腦細胞極其脆弱，即使是 10 到 100 納牛頓的力差持續幾微秒，也能損傷腦細胞。

不過，相比潮汐力，衝擊波的危害更大。當黑洞進入人體時，會產生密度波，在體内傳播。這些衝擊波不僅會直接損害細胞，還會傳遞熱能，進一步加劇破壞。為了產生類似于 0.22 口徑子彈的衝擊波，黑洞只需達到 1.4 × 1014 千克的質量，而這一質量完全在可能存在的原初黑洞範圍内，這樣的原初黑洞就有能力把你殺死。

當然，被原初黑洞擊中這件事，更像是一個有趣的思想實驗。因為著名物理學家史蒂芬 · 霍金提出了一種理論，即黑洞并非永恒存在，而是會以霍金輻射的方式緩慢蒸發。微型黑洞比大質量黑洞蒸發速度更快，因此如果宇宙中存在過非常小的黑洞，它們可能已經在宇宙歷史中消失了。而且，即使原初黑洞确實存在，其在宇宙中的數量與空間的浩瀚程度相比，也意味着每年被其擊中一次的概率小于 10-18，所以大家完全不必擔心被其擊中。

小結

黑洞看似是宇宙的 " 終結者 "，但它們也可能是 " 創造者 "。霍金輻射理論表明，黑洞會緩慢蒸發，最終消失，這讓科學家猜測它們可能是宇宙循環的一部分。而在科幻設想中，黑洞的強大引力也可能扭曲時空，成為通往另一個宇宙的 " 蟲洞 " 入口，或者實現時間旅行的關鍵。雖然我們目前無法驗證這些假設，但黑洞無疑是宇宙中最神秘、最具挑戰性的研究對象之一，它們不僅讓科學家重新思考時間、空間和引力的本質，也激發了無數關于宇宙終極奧秘的想象。

參考文獻

[ 1 ] Scherrer, Robert J. "Gravitational Effects of a Small Primordial Black Hole Passing Through the Human Body." arXiv preprint arXiv:2502.09734 ( 2025 ) .

[ 2 ] Kesden, Michael, and Shravan Hanasoge. "Transient solar oscillations driven by primordial black holes." Physical review letters 107.11 ( 2011 ) : 111101.

[ 3 ] Khlopov, Maxim Yu. "Primordial black holes." Research in Astronomy and Astrophysics 10.6 ( 2010 ) : 495.

[ 4 ] Carr, Bernard, et al. "Constraints on primordial black holes." Reports on Progress in Physics 84.11 ( 2021 ) : 116902.

策劃制作

作者丨 Denovo 科普作者

審核丨劉茜北京天文館研究員

策劃丨丁崝

責編丨丁崝

審校丨徐來、林林

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