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黑洞是宇宙中最神秘的天體(ti) 之一，不過得益於(yu) 由於(yu) 各類科普、科幻作品的描寫(xie) ，大眾(zhong) 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(ge) 共識，那就是被“離黑洞太近會(hui) 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(ge) 問題，並在最近一篇發表在預印雜誌上的研究給出了科學的答案。

小型原始黑洞穿過人體(ti) 的引力效應（來源：文獻[1]）

下麵咱們(men) 就分情況說一說。

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(yi) 相對論近似的精確解後，提出了現代的黑洞概念。黑洞是宇宙中最極端的天體(ti) ，它的引力強大到連光都無法逃脫。

一般來說，黑洞的形成來自於(yu) 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(ge) 奇點——一個(ge) 體(ti) 積無限小、密度無限大的點。奇點外部圍繞著一個(ge) “視界”，一旦跨過這個(ge) 邊界，任何物質都會(hui) 被永遠困在黑洞之中，就像掉進了宇宙的“無底洞”。但黑洞並不是完全“黑暗”的，它周圍的吸積盤由高速旋轉的氣體(ti) 和塵埃組成，會(hui) 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(ge) 無限小的點，它將形成一個(ge) 半徑約 3 公裏的黑洞。如果你不幸掉進這樣一個(ge) 黑洞，你會(hui) 經曆一種被稱為(wei) “意大利麵條化”的過程。由於(yu) 黑洞的引力梯度巨大，靠近黑洞的一端會(hui) 受到比另一端更強的拉力，你的身體(ti) 會(hui) 像橡皮筋一樣被拉長，就像是意大利麵條一樣，最終在分子層麵上被撕裂。

“意大利麵條化”的過程（來源：wiki）

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

人被“小黑洞”砸到

會(hui) 發生什麽(me) ？

這裏得先做一點說明，絕大多數情況下，黑洞都是非常巨大的，它們(men) 的質量動輒都能達到太陽的數十倍甚至數百億(yi) 倍。麵對這樣的體(ti) 量，“被砸到”顯然無從(cong) 談起。

那麽(me) ，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(wei) 它們(men) 並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(chan) 生的，這些黑洞的尺寸範圍非常廣泛，質量範圍可能從(cong) 原子級一直到太陽質量的十萬(wan) 倍。

原初黑洞示意圖（圖片來源：NASA）‍‍

而一些理論模型認為(wei) ，原初黑洞可能是暗物質的來源。如果這一假設成立，這些原初黑洞的質量範圍限製在 10^13 到 10^19 千克之間，這與(yu) 小行星的質量範圍相當，而我們(men) 碰到這個(ge) 級別的黑洞的可能性最大。這個(ge) 質量範圍的黑洞，直徑不到1微米，已經可以“砸人”了。

既然理論上的確存在“能砸人”的黑洞，就可以研究研究人體(ti) 被砸到後會(hui) 發生什麽(me) 了。被微型黑洞“砸到”，我們(men) 會(hui) 麵臨(lin) 兩(liang) 種傷(shang) 害：潮汐力和衝(chong) 擊波。

先說說潮汐力，前文提過，如果人掉進黑洞，由於(yu) 引力梯度巨大，靠近黑洞的一端會(hui) 受到比另一端更強的拉力，身體(ti) 會(hui) 被撕裂。而當小黑洞“撞到人”時，也會(hui) 對人體(ti) 產(chan) 生引力差異。問題是，這種引力差異是否足以“意大利麵條化”的撕裂人體(ti) 組織？

考慮到質量與(yu) 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(ti) 的軀幹或四肢，可能會(hui) 造成局部損傷(shang) ，但不會(hui) 致命，類似於(yu) 一根針穿過身體(ti) 。如果黑洞穿過頭部，潮汐力則可能會(hui) 破壞大腦細胞，因為(wei) 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(shang) 腦細胞。

不過，相比潮汐力，衝(chong) 擊波的危害更大。當黑洞進入人體(ti) 時，會(hui) 產(chan) 生密度波，在體(ti) 內(nei) 傳(chuan) 播。這些衝(chong) 擊波不僅(jin) 會(hui) 直接損害細胞，還會(hui) 傳(chuan) 遞熱能，進一步加劇破壞。為(wei) 了產(chan) 生類似於(yu) 0.22 口徑子彈的衝(chong) 擊波，黑洞隻需達到 1.4×10^14 千克的質量，而這一質量完全在可能存在的原初黑洞範圍內(nei) ，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(ge) 有趣的思想實驗。因為(wei) 著名物理學家史蒂芬·霍金提出了一種理論，即黑洞並非永恒存在，而是會(hui) 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(men) 可能已經在宇宙曆史中消失了。而且，即使原初黑洞確實存在，其在宇宙中的數量與(yu) 空間的浩瀚程度相比，也意味著每年被其擊中一次的概率小於(yu) 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(men) 也可能是“創造者”。霍金輻射理論表明，黑洞會(hui) 緩慢蒸發，最終消失，這讓科學家猜測它們(men) 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(wei) 通往另一個(ge) 宇宙的“蟲洞”入口，或者實現時間旅行的關(guan) 鍵。雖然我們(men) 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(men) 不僅(jin) 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(guan) 於(yu) 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.

策劃製作

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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