黑洞與逃脫速度

你的說法不對，因為你用了牛頓力學的概念去分析廣義相對論的推論。

史瓦兹半徑是完全由廣義相對論推導出來，不是由牛頓的萬有引力推導出來。而當我們用牛頓引力理論，把星體的逃逸速度設為 c ，便剛好得出史瓦兹半徑，其實這只是純粹巧合而已，我們不應該把牛頓引力逃逸速度與史瓦兹半徑混為一談。

「 在物理上，物件在黑洞的史瓦半徑內逃脫速度是大於光速，而根據相對論，光速是速度的極限，以致物件無法逃脫黑洞的”引力範圍”。」
雖然我們時常聽到類似這句說話的對黑洞的解釋，但其實這句話有點不正確，因為它混合了兩個互相矛盾的理論：它用了牛頓引力理論去描述逃脱黑洞的引力，同時它又用了相對論的光速不變原理，所以這描述只是用日常的慨念去幫助一些不認識廣義相對論的人去了解黑洞的特性，如果要鑽研下去，這描述是有誤導性的，事實上，物件無法逃脱黑洞是因為黑洞的時空特性。

「數學上，逃脫速度的計算方法是要計算到物件的動能能否抵消位能，以致它到了距離黑洞”無限遠”的距離時仍然有動能，這為之物件逃脫。」
這是純粹牛頓力學，根本不能應用到黑洞的計算中。

用牛頓引力中的逃逸速度去分析黑洞是必會導出矛盾的結果，情況就如用牛頓力學去描述狹義相對論，舉一個例子：有一件物件以接近光速向前移動，若給它向前的力，它便會向前加速，根據牛頓力學，如果的這力是足夠大，物件便能快過光速！你知道這例子的問題出於那裏？

黑洞的形成
一個光亮的恆星為什麼會變成黑洞？答案是恆星衰老了。恆星的成份多為氫氣，也就是讓興登堡號這樣的飛船飄浮不墜的輕質物質。氫就是讓恆星發光的燃料。每個恆星的內部都在進行核融合反應，有點像連續引爆氫彈那樣，將氫氣轉化為能量：光與熱。恆星在「燃燒」氫氣時，必得面對一場拉鋸戰：一方面恆星內部的熱壓力會促使恆星擴張，就像把氣球吹大那樣：另一方面，恆星本身重力的拉扯力又促使恆星縮回來。因此恆星在發熱時，這場拉鋸戰是陷於膠著狀態的，恆星的大小也不會起變化。但一旦核反應停止，恆星就得對重力讓步，因而整個崩潰下來，就像氣球洩了氣一樣。
不過恆星年紀一大就開始變冷。由於沒有了熱能，這個老邁的龐然大物無法產生足夠的內部壓力以抵抗重力的收縮，因此開始崩潰並縮小。但恆星雖然在縮小，卻沒有損失任何物質;氫仍舊在，只是被極力壓縮而已。這意味著恆星所有的質量都向中心趨進許多，也就是將重力集中於一個小地方。小型的恆星會縮小成所謂的「白矮星」，與地球大小相當，但已停止核融合的恆星。較大的恆星則在一抹耀眼的華光，所謂的「超新星」爆炸中自我毀滅殆盡，原來的質量幾乎被轟得一點不剩。
但如果恆星的剩餘質量夠大(約達我們的太陽質量的一點四倍)那麼這些僅存的物質可能會變成黑洞。以下圖為例，這個恆星被壓縮到直徑只有一英哩。此時表面上的重力強得連它自己的光都無法逃脫。那個天體還在原地，再也看不到它了。任何接近它的物體都會被吸進去，然後消逝在「黑洞」中。

黑洞和時間的關係
依照愛因斯坦的相對論，重力會使時間慢下來。因此當我們接近黑洞的時候，由於受到極強的重力效應，時間確實會緩慢下來，甚至有可能在我們接近到黑洞某個範圍內，當經過一秒鐘時，外界已過了100年。
若把時鐘放在重力微弱的地方(例如地球)是很難(但仍可以辦到)測出重力對時間的影響的。但若把時鐘放在重力強大，如黑洞之處，則立刻可見到重力對時間產生的影響，至於影響之大小又依觀察者位置之不同而有不同。對於掉入黑洞中的太空旅行者而言，重力增大會使他對事物的認知加快;他會覺得他被黑洞吸了進去，一下子就到了「底」。但對位於遠方，不受黑洞影響的觀察者而言，看到的情形與此恰好相反。在他們的眼中，那位不幸的太空人似乎動得很慢，而且好像越接近黑洞，就移動得越緩慢。原因是，根據相對論的預測，黑洞的強大重力會使時間延緩下來，所以那個太空人似乎永遠都還沒掉落到底。在最底下的地方?所有的質量和能量都被濃縮為極小的點?空間消失了，時間也停止了。黑洞內應用於外界的一切物理定律都宣告終止，因此我們無從得知黑洞裡到底是何種光景。
有一位學家〈史瓦西〉算出一個範圍，再範圍之內的時間和各種物理現象都和外面不同，例如：時間較慢、重力較大。因為是史瓦西算出來的，所以稱為史瓦西半徑界面，又稱事像地平面。
事像地平面指的是黑洞內時間與外界是完全不同的狀態由於光被重力所牽引,在黑洞裡的時間一分鐘或許等於外界的數十年好比說妳現在被吸入黑洞內,妳在裡面一分鐘後就會被擠縮壓毀可是或許在幾秒後妳看到了有其他人也被吸入黑洞內,但這其實是數十年後被吸入的...

黑洞的兩極噴流
自從1911年愛因斯坦發表彎曲時空的「廣義相對論」後不久，很多天文物理學者都相信在強大重力作用下會有黑洞的存在。因為一般初步的想法是類似地心引力 （重力）的作用，若在如此強大重力作用下，會不斷地吞噬附近的物質，連在真空中每秒速度高達30萬公里的「光」臨近黑洞時都無法倖免，無法逃脫它強大重力的吸引。況且只有物質被吸入而不會釋放出來，所以它是我們無法目視得到會有任何東西呈現的黑暗「區域」，我們稱為「黑洞」。
在一般人的心目中，黑洞在宇宙中就好像地球上傳聞已久的神秘百慕達三角地帶。從一些簡短的報導裡，我們知道黑洞在宇宙的時空裡是一個非常小的點，但這一小小的點卻有無窮的吸引力（重力），會不停吞噬它週遭的物質（如塵埃、星體），即使光波也在所難免。一般人相信黑洞可能是由巨型星球演化，經超新星爆發後，接近星體中心的物質劇烈地塌陷而成的。存在宇宙中的數目可能很多，且還有很多奇怪而未經證實的特性，足以影響人類對於整個宇宙和時空的想法。
近代天文物理學大師史蒂芬‧霍金 （也就是「時間之箭」一書的作者）在1974 年提到「黑洞蒸發」的論點，他強調黑洞所吞噬物質的狀態，是像量子物理所說的呈現出量子化的「激發態」（不穩定狀態），這時會在南北兩極的地方向外噴流出激發態的物質，這就是所謂的「黑洞蒸發」現象。
直到哈柏太空天文望遠鏡上了太空且發揮功能，藉著它的廣角鏡頭紅外光相機所拍攝的紅外光譜圖案（因為紅外光可穿透各個星球外圍雲氣的障礙）讓我們可直接看到星球的原貌。終於在1997年5月12日，NASA宣佈發現了距離我們5千萬光年外的 M84 星系中心處，有顆約為太陽3億倍質量的黑洞正像放煙火般地噴流出大量物質。接下來，天文學家利用哈柏太空天文望遠鏡和歐洲的紅外光太空望遠鏡，也發現許多黑洞都有像煙火般的噴流景象。
這是人類首度發現黑洞的兩極正以每秒400公里的速度向外噴流物質。左圖中央處標示出位於M84星系中心發現此正在噴流的黑洞位置。右圖中藍色的部分是位於黑洞旋轉盤面上正被黑洞吸進去而朝向我們而來的雲氣，紅色的部分是旋轉盤面上正遠離我們而去的雲氣。

黑洞和相對論
在這裡又談到愛因斯坦的相對論。本來黑洞並非一定得由大質量的恒星演變成，只是一般星體不可能一下子縮到底。所以恒星演變成黑洞只有經由大質量塌縮這一途徑。此結論已由相對論導出，至於黑洞與外界斷絕關係，我們可以把其形狀試想成細長瓶子狀。進入瓶子的一切短程線，都只能按弧線落到其底部。因此形成禁錮的空間，任何物體都無法逃出。但這個禁錮空間對外界是開放的，只是進的去出不來而已，也就是它和外界相通只有單向性。這個禁錮空間的內外分界稱為「事界」，也就是史瓦西半徑的界面，過了這界線，外界就無從得知了。內部的人最遠只能到達史瓦西半徑界面，亦即事界是他們世界的端點。而史瓦西界面是由史瓦西首先依據相對論所求出的解，後人便稱之為史瓦西黑洞。然而其實事界的概念已先於愛因斯坦早存在，但他創見性的兩點在於時空彎曲以及光速是一切物體運動的極限。

黑洞的利用
物理學家把有序的相反概念，也就是無序狀態叫做熵(Entropy)。 一個封閉的物質世界系統，無論甚麼物理變化，全熵量即無序的總量絕不減少，這稱熱力學第二定律。最後熵達到最大而成平衡狀態，這就是所謂的熱寂，這時到處能量分佈相同，宇宙再也活不起來了。沒有運動，也就是沒有時間，宇宙就不存在了! 引力能的熵比核能以及熱運動能的熵小得多，通常引力場絕非無序的。但黑洞把通常共存物體吞噬進去，就使黑洞失去多樣性而驅於統一，於是就包含一定的熵，把黑洞引力場轉為其他形式就不能百分之百有用。但黑洞有熵是肯定的。若非如此，投入極大量的無序的東西到黑洞中，豈非全體熵減小了。這就和熱力學第二定律相違背了。而黑洞的引力能，可看為存於表面，恰如水滴表面張力那樣的表面能。如果給水滴補充能量，它就會激烈震動而分裂。因為面積不夠容納更大的能量。同樣的，如果對黑洞施以能量，類似的理由它會震動，用引力波放走能量，因為它不能分裂。它的表面積依然和初始界面表面積一樣，亦即表面積不能減少，這可稱為「不減能」。黑洞一形成，對應的表面積就是永遠不可滅。再來談到若黑洞自轉或帶電的話，其塌縮星的能量便對應增加。因為各個電場互相排斥，要合成一體必須作功。所以電荷凝縮伴隨著電場能量的儲存。以後吸收等量反符號電荷，變成中性，就等於把儲存的能量放出。事實上，塌縮星的全部能量包含了寄存的電量。而黑洞有不可滅表面能量、自轉能量、電場能量三種。自轉能和電場能不是以熵的形式寄存的。旋轉速度降低、電荷中性化，就可送出能量，所以只有表面能是熵性的。 但要如何獲得其能量呢?在這裡提供了「彈道法」。它是把物體射入能層，讓它分裂為二。一個跌進了事界，一個拋了出來，而跑出的便帶走了能層的能量。

不同形態的黑洞
在黑洞學的領域裏，科學家認為黑洞在質量的分類只有兩種，一種是太陽的數百萬至數十億倍(supermassive type)另外一種是只有太陽的數倍(stellar type)，可是現在美國太空總署及Carnegie Mellon 大學卻發現了另外一種型態的黑洞，其重量介於一百倍至一萬倍之間，這種新發現的黑洞可能普遍存在於螺旋星系裏，其太小卻比月亮還小，天文學家稱之為中量級(middleweight)黑洞。
天文學家認為其星系中心有一個相當活躍的中量級黑洞，M82曾與M81擦身而過，造成M82內部的星球與星雲擾動，這種不尋常的碰撞可能是造成M82星系中心形成中量級黑洞的原因。
新型態的黑洞是經由X-Ray射線的發現而確認，而X-Ray射線是黑洞附近的物質被吸入黑洞之前所散發出來的最後能量，經由X-Ray望遠鏡的偵測與光譜儀的對照，可以確定黑洞的大小及活躍程度。這種新型態的黑洞很可能是數個輕量級的黑洞聯合而成，這些輕量級的黑洞在M82星系裏有數以百萬計，因不明原因而合併成較大的中型黑洞。

基本上係冇可以
你都講左,而根據相對論，光速是速度的極限,冇可能再有更高的速度
而黑洞的史瓦半徑內的脫速度是大於光速,所以物質的跟本冇可能走出史瓦半徑...
致於你話有星體經過
一,被吸入黑洞
二,在事甲穹面外經過,互不相干

如果你的問題是根據廣義相對論假設出來的話,那這個問題根本是不成立的, 因為根據廣義相對論的話, 應該是沒有物體能夠超越光速的。如果沒有任何能量能把一件物件或粒子加速至超越光速, 那就根本沒有辦法逃離黑洞了。

至於物件在黑洞的史瓦西半徑內只是不能逃脫到"無限遠"的意思是光只能在史瓦西半徑以內運動而已,而不是能逃出史瓦西半徑外的一米或是一亳米,如果光能逃出史瓦西半徑以外,那一定是無限遠了。

所以,根據廣義相對論, 我相信你的假設是不對了。

其實於史瓦西半徑以內的所有事情,以至奇異點,其實都只是數學上的模型而已,我們根本都是一無所知的,因為以現有的科技來說,我們還未能觀察到史瓦西半徑以內的情況的。

2007-12-26 21:46:45 補充：
在你的問題第二句開始, 其實都可以看到最大可能的答案吧。 "物件在黑洞的史瓦半徑內逃脫速度是大於光速"雖然我不明白你於問題補充中所提到的數字的算式, 但你的答案是"小於光速", 那不是跟你問題中第二句已經矛盾了嗎?而且, 現今還沒有發現有什麼能量或資源可以無限量地提供於加速一顆粒子至光速. 更何況是要超越光速呢?