什么是黑洞？

什么是“黑洞”？~

十万个冷知识

科学家们以爱因斯坦广义相对论，预言了一种叫作”黑洞“的天体，你知道什么是”黑洞“吗？

黑洞 ，黑，表明它不会向外界发射或反射任何光线电磁波。洞，说的是任何东西，只要一进入它的边界，就休想再溜出去......

黑洞是由德国数学家卡尔·史瓦西首次计算出来的，在黑洞周围任何东西无论是信号、光还是物质都无法逃逸，时空在这里成为了一个无底洞，这么一个看不到摸不到也探测不到的地方就叫黑洞。

什么是黑洞？

经典理论把黑洞描述为一个标志着有去无回的视界包裹着密度无限大的奇点。黑洞不停吸入类似于恒星这样的物体。新理论将黑洞看作一个暗能量（引力星），吸入的物体在密的壳体处分解。

大部分研究者认为黑洞是极小的孔，是恒星由于自身重量塌缩后形成的遗骸。但是最近几年来，持不同意见的人提出了新的见解。他们认为黑洞实际上是一种大型天体，由处于某种特殊状态的物质构成，在塌缩过程中，它逐渐凝结而形成了黑洞，这个过程就像水变成冰一样。这一解释为研究量子引力理论提供了新思路，而量子引力理论有可能将爱因斯坦的广义相对论和量子力学统一起来。

那么，黑洞是怎样形成的呢？其实，跟白矮星和中子星一样，黑洞很可能也是由恒星演化而来的。

　　当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。

　　质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算，中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值，那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。

　　这次，根据科学家的猜想，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度(史瓦西半径)，正象我们上面介绍的那样，巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。

　　与别的天体相比，黑洞是显得太特殊了。例如，黑洞有“隐身术”，人们无法直接观察到它，连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么，黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢？答案就是——弯曲的空间。我们都知道，光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲。这时候，光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。形象地讲，好像光本来是要走直线的，只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。

　　

在地球上，由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围，空间的这种变形非常大。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以，我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样，这就是黑洞的隐身术。

　　更有趣的是，有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球，它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”，还同时看到它的侧面、甚至后背！

宇宙中不仅有几个太阳质量的恒星级黑洞，还有更大的黑洞。我们知道地球与其他行星在绕太阳公转，而太阳又带着九大行星在银河系公转。整个银河系有着1000多亿颗恒星，它们是太阳的“兄弟姐妹”，天文学家推测在银河系的中心有一个大黑洞，质量为300万个太阳质量。这个大黑洞还不算宇宙中的巨洞。我们知道，在银河系以外还有上千亿个银河系的“兄弟姐妹”，它们被称为星系，在其他星系中还会有巨大的黑洞。

新的黑洞理论则完全抛弃了视界的概念。它的基本观点是:当其他所有作用都无法阻止恒星的塌缩时，还存在一种可行的作用力，这其实就是万有引力。对于具有某些特性的物质，万有引力将从吸引力变为排斥力。这样的物质，也被称为"暗能量"，它被认为是宇宙膨胀加速的动力。

另一种理论更为激进。它不仅推测暗能量能发生冻结，还认为相对论将彻底失效。这种观点成为量子万有引力理论的一匹黑马，它的支持者认为物理基本定律和凝聚态物质(稠密气体、液体以及介于液体与固体之间物质)的特性之间有相似之处。从很多方面来说，给出声音在运动流体中的传播方程，一直是广义相对论的死结;声波被陷在流体中的现象和黑洞俘获光线很相似，也许时空实际上也是一种流体。

“黑洞”无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着，新的理论也不断地提出。不过，这些当代天体物理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。希望有兴趣的朋友和我们一同探讨。

http://202.113.227.137/songz/index/homework/2003/RX1118/black%20hole.htm

http://tech.enorth.com.cn/system/2001/09/10/000138995.shtml

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