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？
1915年 ， 爱因斯坦发表了广义相对论 ， 代替了牛顿的万有引力 ， 把引力由力的作用转变为时空的几何 。 因此 ， 引力也成为了当时宇宙最令人费解的概念之一 ， 它并非某种看不见的、超距的力 ， 而是因为宇宙中的物质或能量扭曲了空间的结构本身产生的几何性质 。 如果问宇宙中曲率最大的区域在哪 ， 你可能都知道黑洞的曲率最大 ， 因为黑洞的质量大 。
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图：不同天体的时空曲率
不过 ， 你有没有想过一个问题 ， 恒星在形成黑洞之前质量超过黑洞 ， 为什么我们不选择它呢？还有另外一个问题 ， 如果选择黑洞的话？你是选择质量大的黑洞 ， 还是选择质量小的黑洞 ， 我们带着这两个问题继续往下看 。
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图：当你越来越接近大质量的物体时 ， 空间会越来越弯曲 ， 如果这个大质量物体是一个黑洞 ， 那它就会产生一个连光都无法逃脱的区域——视界 。
在我们日常的认知中 ， 两点之间可画一条直线 ， 然而这条几何定律在宇宙的尺度下未必是对的 。 物质告诉空间如何弯曲 ， 弯曲的空间决定了物质移动的路径 。 两点之间的距离不一定是直线 ， 有可能因为空间扭曲变成曲线 。
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图：在光经过大质量天体时 ， 光线会发生了弯曲 ， 从而导致我们观察中的恒星位置与它们的实际位置不同 。 恒星光线的偏移角度大小由光线途径的引力大小决定 。
1919年的爱丁顿通过观察日食 ， 发现来自遥远恒星的光线被太阳偏转 ， 从而证明了广义相对论 。 引力透镜效应则更进一步证明了广义相对论 ， 一个非常大的质量(如类星体或星系团)会使空间产生严重弯曲 ， 背景光因此被扭曲、放大并拉伸成多幅图像 。
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图：引力透镜 ， 远处恒星或者星系的光被大质量天体扭曲 。 当多个背景对象与相同的前景透镜对齐时 ， 正确对齐的观察者可以看到多组多图像 。
但决定空间弯曲的程度并不是天体的总质量 ， 我们与天体的距离 ， 而是在给定空间体积内的总质量 。 如果在距离我们的太阳70万公里处有一个半径为70万公里 ， 总质量和太阳相同的物体 ， 那么它光线偏转只能达到0.0005度 。
如果把太阳压缩成地球大小(类似于白矮星) ， 半径大约6400公里 。 光经过这个物体表面会偏斜大约100倍:0.05度 。
如果把太阳压缩到大约35公里半径的范围内(类似于中子星) 。 光会偏转大约12度 。
如果继续压缩太阳使它变成一个半径约3千米的黑洞 ， 从它表面经过的光就会被吞噬 ， 而擦身而过的光会偏转180度甚至更多 。
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图：大质量天体坍缩成黑洞瞬间 ， 视界内的所有东西都会缩成一维的奇点 。 在极度扭曲的程度不会向外无限扩散 ， 而是固定在一定半径内 ， 半径内的质量分布不会以任何方式改变该半径外的曲率 。
我们可以发现 ， 同样是太阳 ， 总质量相同 ， 但是随着从恒星一步步压缩到黑洞 ， 空间弯曲程度越来越严重 。 这种现象产生的原因只是我们一步步使它的质量更加集中 。
我们再考虑另外一种情况 ， 如果衡量的标准不是经过天体的表面 ， 而是离天体中心相同的距离 ， 那么无论太阳被压缩成什么 ， 光线的偏转角度又会回到0.0005度 。 因此 ， 光线偏转的程度剧烈只是因为越来越靠近致密的质量 。
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