如果所處空間發生劇烈扭曲，空間內比較脆的東西會斷裂嗎？

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知乎首答，大佬們不要嫌棄/捂臉

簡單地說就是看時空曲率(1)變化程度，曲率變化快就被潮汐力(2)扯爛了，曲率變化小潮汐力就小就沒太大事情。

你說的空間扭曲我就默認為廣義相對論裡面所指的時空（spacetime）的彎曲，時空是會被質量彎曲的。在廣義相對論里，引力場等效於質量對時空的彎曲，你可以這麼理解，在經典情況，引力場強度就可以當做時空彎曲的程度，如果引力場在徑向變化非常快，就相當於時空曲率變化的非常劇烈。

(2)潮汐力是個什麼東西呢，用萬有引力定律解釋就是：

$Gfrac{M_{e}Delta m}{R^{2}}<Gfrac{M_{e}Delta m}{R^{$

$f=Gfrac{M_{e}Delta m}{R^{$

假設你處在地球的重力場中，式中R是你的頭距離地球球心距離，R"是你的腳距離地球球心的距離，由於萬有引力的平方反比率，你的頭和腳會受到一個力差f（實際上你身體從上到下各處質量微元受力都不同），這個f的大小就可以看做引力場梯度的大小，也就是引力場關於徑向變化的程度，但是一般在地球上我們感受不到潮汐力（按照上面的公式這個力大約在 $10^{-5}N$ 以下）。所以地球附近時空曲率相對坐標的變化是很小的（注意是相對坐標的變化，先前沒注意到這個問題，至於為什麼強調這一點，在後面講黑洞會講到），所以潮汐力不會對我們造成什麼太大影響。

然而既然說了要把東西扯爛或者拽成麵條，

那麼我們就看看中子星附近的情況（先不急著看黑洞），中子星密度大約在 $8 imes10^{16}kg/m^{3}$ 至 $2 imes10^{18}kg/m^{3}$ 咱們就取密度大一點的—— $ho=10^{18}kg/m^{3}$ 的一個半徑 $10km$ 中子星，頭腳質量都取1kg簡化，按照上面那個粗略的模型進行估算，其表面附近潮汐力大約為 $f=6 imes10^7N$ ，也就是說你頭和腳之間有6000噸的拉力（這還是僅僅算上了頭和腳，頭腳之間的部分其實也是受到了很大的潮汐力，認真算要積分/懶），應該夠拽成麵條的了。

不過我覺得你應該是想問引力波會不會也有這樣的效果，答案是有的。

引力波就是時空漣漪，同理如果引力波如果足夠強（也就是時空畸變劇烈），也能給物體產生毀滅性的打擊，物體受到的力原理上和潮汐力是一樣的，結果也差不多，比如可以讓物體靠近一個正在融合的雙子星或者小質量黑洞之間的融合，基本這個物體就涼了。

說到彎曲時空，就不得不提黑洞，在這個東西附近可能更慘，也可能沒事情，更慘好理解，為什麼會沒事情？

可以參考星際穿越，主人公開著飛船飛向黑洞為什麼沒被潮汐力扯散。簡單來說就是這個黑洞足夠古老，質量足夠大就行了。

根據廣義相對論，事件視界的半徑（史瓦西半徑）只與它的質量有關， $r=frac{2MG}{c^{2}}$ （其中M為黑洞質量）。小質量的黑洞體積很小，密度大，所以它的事件視界附近引力梯度極大，極小的空間距離就伴隨著極大的引力強度變化，潮汐力就能將人撕碎。黑洞質量越大，它的半徑就越大，密度就越小( $r∝M, ho∝frac{M}{r^{3}}Rightarrow ho∝frac{1}{r^2}$ )，從而它的事件視界附近引力梯度就越小。理論上人類的身體結構強度使我們無法接近一個相當於太陽質量的黑洞，但一個質量相當於整個銀河系的超大質量黑洞就完全不同了。它的全部引力極其巨大，但它表面附近的引力梯度卻已經溫柔到足以讓人類的身體完整接近。（講到這裡，時空曲率隨坐標的變化程度表現為引力梯度，所以並不是引力場強度大人就會被「撕碎」，這種「撕扯」的力就是潮汐力，來源於引力梯度，也是前面強調「相對坐標的變化」的原因。）

具體要多大我就不算了，反正只要夠大就行。。。

不過進去之後的事情我們不可能知道，都是諾導yy的。。。

補個卡岡圖雅的圖

（有問題就提，答得不好的地方請各位大佬指出，我改。。。）

一個空間發生扭曲，裡面的一切都不會有任何變化，如果能觀察到要麼是空間錯裂破壞了連貫性，要麼是觀察對象依靠空間的空間確定位置。
比如你通過光線得出空間扭曲的結論，那麼光線必然依附於另一個和當前空間相對扭曲的空間。也就是是說除非空間錯裂或者存在另一個扭曲程度不同的空間，你任何現象都觀察不到！

類似於黑洞吧

不會，所有的東西本身都在空間內，不是分開的，如果你接近黑洞表面，時空扭曲夠嚴重了吧，但是你就算被拉成麵條都不會斷掉，很有可能還會看到你自己變成了麵條哦

是空間扭曲，又不是物體扭曲，注意是物體被空間扭曲了，而不是物體在空間內被扭曲了，多脆的東西也不會被撕裂。只是你看著扭曲了，就像你把手伸進水裡，看著是折了一樣。

如果說「時空」，答案是會。
實際上這種事情常常發生。處於引力場中的物體會受到潮汐力而扭曲。如果物體掉進天體的洛希極限內，它就會被扯碎。
從廣義相對論的角度來看，引力場就是時空的扭曲。因此潮汐就是因為時空彎曲造成的物體扭曲。有一位答主提到黑洞邊緣人會拉長，說不會扯碎。他說的不對。人到不大的黑洞邊緣，由於巨大的潮汐力，當然會被扯碎。

空間扭曲了，空間里的東西肯定跟著扭曲了啊。比喻:空間，紙，空間里的東西，紙上的字。你把紙揉成團，字也跟著成團。如果把紙再還原，字是什麼樣的很好想對吧？

我的答案是：

不一定能

如果所處空間發生劇烈扭曲，空間內比較脆的東西不一定會斷裂。

聽起來這是很無厘頭的答案，但是下面我來具體分析一下，我會從實用角度和科幻角度說一下為什麼有可能劇烈扭曲的空間不會斷裂物體。

在這裡首先強調一下，我不懂廣相，但我喜歡看書。《星際穿越》的編劇，諾貝爾獎得主Kip Thorne在星際穿越科學一書中對多個介於前沿科學/科幻的領域話題進行了闡述。我通過總結Kip書中的一些內容，得出了開頭的觀點。

你可以質疑我曲解Kip的書，但我猜我應該沒有歪曲到那種程度。請不要質疑Kip的廣相功底，要知道那可是發明了引力波LIGO裝置，為《第三類接觸》、《星際穿越》編劇，並打賭贏了霍金的諾貝爾獎得主。從書中和採訪的字裡行間，我認為Kip邏輯嚴謹，學術高超，因此我對Kip的理論100%信任。

1.常規情況：扭曲空間撕碎物體

從實用角度來講，能使空間劇烈扭曲的物體一定是黑洞。那麼對於一個理想的黑洞，假設它不自轉，那麼這個黑洞奇點附近的引力將對物體造成很大的潮汐力，從而把物體撕裂。這個問題其他回答都已經提到，我不再贅述。

2.特殊情況：扭曲空間可能不撕碎物體

我們知道，實際情況十分複雜，不旋轉的黑洞可能是不存在的。事實上，不旋轉黑洞的研究已經很透徹了，像Kip這樣的學術前沿，都是在對旋轉黑洞的複雜情況進行研究。

真實世界中的黑洞很可能是在旋轉的，原因要從黑洞的吸積說起。當黑洞周圍存在物質時（大概率事件），物質在引力場作用下旋轉進入黑洞，從而為黑洞帶來了角動量。

△進入黑洞的物質大概率不是垂直扎進去的，而是旋轉進入，因而一定會引入角動量。

當黑洞吸收與其旋轉方向一致的物質時，角動量增加，轉速加快；當轉速加快後，外部吸積盤又會由於旋轉速度過快的摩擦、離心力等減緩進入黑洞的速度，這時如果有相反角動量的物質進入黑洞就會降低黑洞的轉速。經過Kip的計算，一個足夠老的黑洞，平衡轉速為99.8%的光速。

然而對於旋轉黑洞來說，周圍扭曲的引力場和空間，是根本不能通過廣相近似得到解析解的。如同湍流問題一樣，這種黑洞的研究都是通過超算來進行數值模擬。所以，所有用一兩個簡單公式解釋真實黑洞具體行為的時候，結果都要打上一個問號。

根據《The Science of Interstellar》中的描述，Kip在2000年左右——計算機速度足夠快了以後，開始對高速旋轉黑洞內的奇點進行研究。首先他們得到的是BKL奇點：Belinsky, Khalatnikov, and Lifshitz三人推導得到的穩定奇點。

BKL奇點就如同我們想像的一樣，劇烈殘暴，撕毀一切進入奇點附近的物質，如下圖

所以，對於BKL奇點來說，扭曲的空間仍然可以撕毀物質。

但是，BKL奇點並不是一直這個樣子。因為黑洞內必然有許多物質吸入，在物質進入黑洞過程中（已經穿過視界），所受的潮汐力進一步增大——直到無窮大。這時的鐘慢效應、尺縮效應等等複雜的作用，將會在黑洞視界內、奇點外形成一個，或是一層新的奇點——「Infalling singularity」，請看下圖

這個「Infalling singularity」可以大幅度的減緩潮汐力的增長速率，讓你只在視界內感受到有限的拉扯，請看下圖

在「Infalling singularity」作用下，雖然上下方向的拉伸和水平方向的擠壓仍然快速達到無窮大，但是在剛進入視界的開始階段拉伸較小，而且斜率是有限的。可以說，對於一個高速旋轉的黑洞，很可能由於形成了「Infalling singularity」而讓進入視界的物體不被快速撕毀。

事實上，當BKL奇點形成後，物質不斷進入黑洞，隨後會生成infalling奇點。

Kip進一步搞了一下數值計算，時間就在諾蘭籌拍《星際穿越》前後的2012年，Kip發現黑洞內部的BKL奇點會隨著年齡的增大，向外「甩」出物質（sactter off，如有理解錯誤請指出），從而在BKL奇點和infalling奇點之間，形成一個新的「outflying singularity」，請看下圖

而這個outflying奇點也屬於gentle的類型，靠近才會被撕碎，之前都是溫和的拉扯。

那麼回到問題，劇烈扭曲的空間是否會撕碎物體？

答案很明顯是不一定，因為高速旋轉的黑洞周圍空間已經劇烈扭曲（如下圖），可是由於可能存在infalling和outflying奇點，其潮汐力在開始階段反而是溫和的。

△上圖是高速旋轉黑洞的扭曲空間，下圖中複雜光路也可以看出空間的扭曲，但是反而潮汐力是溫和的，並不一定會撕毀物體。

從上面的結論來看，空間的扭曲不一定意味著潮汐力的擴大，相反由於在奇點外形成了新的一層奇點，一個點的潮汐力被減弱為一層球殼的潮汐力，讓視界附近的潮汐力可能趨近於溫和狀態，從而在劇烈扭曲的空間下，你仍然能留個全屍。

由於視界內不能觀測，以上都是由Kip等科學家通過量子引力的數值模擬計算得到，Kip稱其為Educational Guess。

3.科幻場景：不靠重力扭曲空間——仍然不會把物體撕碎

在保證時空連續性的前提下（沒有奇點），如果存在一種超自然力量，使空間直接扭曲而不形成潮汐力時，物質是否會被撕碎？

答案是：不會。

我當然是從Kip書中分析得到的答案。前面提到過，Kip對於《第三類接觸》的失敗很耿耿於懷，所以對於星際穿越來說，他全面介入、主導了科技設定，甚至對於細節的把控都到了極致的地步，不惜修改劇本也要保證科學性。

Kip在《The Science of Interstallar》中提到，星際穿越中的理論和猜想都是有可能發生的、不與現在科學理論相悖的——除了冰凍星球上的「冰雲彩」。Kip認為任何雲彩的結構都不足以支撐冰雲的形式漂在天空，他認為這個鏡頭是導演的藝術想想，並不可能存在。

那麼我們來看一下星際穿越中的一個鏡頭，「第一次握手」：女神在飛船飛過蟲洞時伸手進入了扭曲的時空中

她的手明顯發生了扭曲——因為光線被扭曲了。當穿過空間奇異的區域後，女神的手毫髮無傷，因此扭曲的空間對她的身體並未有任何影響。

以Kip的嚴謹性格，在全書中Kip並未對這一幕情節發表過任何意見，說明Kip認同這一細節是符合科學設定的。First handshake的情節科學解釋也可以在youtube上查到，有興趣的可以看一下。

據此我們可以推斷，當不存在潮汐力時，單純的空間扭曲並不會撕裂物體。

如果空間被直接撕碎，出現了奇點，那麼不在討論之列。

4.我為何班門弄斧寫這個答案

這不是我的專長，在廣相領域裝逼很有可能翻車，我也只能借著Kip的書來分相一下閱讀體會，如有錯誤請指出。

寫這個答案的原因是因為讀了另一個答主invisible的答案

invisible：如果所處空間發生劇烈扭曲，空間內比較脆的東西會斷裂嗎？

他提到星際穿越中的黑洞無比巨大（視界範圍是日地軌道），因為視界巨大所以潮汐力小，所以主角才能穿越黑洞保留全屍。

我對他的答案並不十分認同。首先如我前文所述，星際穿越中Gargantua是高速旋轉的，99.8%光速的轉速下，invisible所列的幾個簡單公式怕是不能反應真實狀態，就如同伯努利方程不能用來求解有旋流體一樣。

此外，我從星際穿越的電影和Kip的書中多次看到Kip對於黑洞旋轉的強調。從1和2的分析來看，黑洞的旋轉和infalling奇點的形成，才是讓物體進入視界而不被撕碎的關鍵——並沒有強調黑洞一定要「大」。

Kip對於星際穿越中角色的對白也有具體指導，例如他在星際穿越中借Romilly的口告訴Cooper黑洞是可以穿越時是如此說的（我划了一下重點）：「In Interstellar, Romilly tells Cooper about these gentle singularities: 「I have a suggestion for your return journey [from Mann』s planet]. Have one last crack at the black hole. Gargantua』s an older, spinning black hole. [It has] what we call a gentle singularity.」「Gentle?」 Cooper asks. They』re hardly gentle, but their tidal gravity is quick enough that something crossing the horizon
fast might survive.」」

可見，Kip對於溫和奇點的強調全部落在了快速穿過視界和Gargangtua的年齡和轉速上。

年齡大，意味著Gargangtua必須是一個大黑洞，否則早就蒸發了，這是Gargangtua如此巨大的原因之一（主要原因怕是因為節目效果）；此外，年齡大意味著Gargangtua一定會形成infalling奇點（如果理論正確的話）；最後，gargangtua必須快速旋轉，才能保證infalling奇點的產生。

從頭到尾，沒有一條是說因為Gargangtua巨大，所以視界處潮汐力較弱的描述。所以，基於以上的分析，我不認同visible答案里所說的「可以參考星際穿越，主人公開著飛船飛向黑洞為什麼沒被潮汐力扯散。簡單來說就是這個黑洞足夠古老，質量足夠大就行了。」visible同學的分析明顯缺少了最核心的條件：高速旋轉。只有高速旋轉的黑洞才可以讓內部空間扭曲，從而形成infalling奇點。當然了高速旋轉還有另一個作用就是讓Miller的星球達到1小時=7年的節目效果。可以說這個設計一石二鳥，Kip的算盤非常精密。

5.總結

從理論上來講，高度扭曲的空間並不撕碎物體的現象是可能存在的，例如高速旋轉的黑洞產生的infalling奇點，或是無潮汐力的超自然空間扭曲現象。

然而從實際上來講，只有黑洞可以劇烈扭曲空間，因而去黑洞附近搞事情還是有大概率被撕碎。

所以我的結論是，劇烈扭曲的空間不一定會，即可能會也可能痐撕碎物體。

6.附錄

附上Kip書中這部分的描述，閑人可以看一下，指出我理解錯誤之處。