黑洞到底有多神奇

1樓：匿名使用者

「黑洞」很容易讓人望文生義地想象成一個「大黑窟窿」，其實不然。

所謂「黑洞」，就是這樣一種天體：它的引力場是如此之強，就連光也不能逃脫出來。

根據廣義相對論，引力場將使時空彎曲。當恆星的體積很大時，它的引力場對時空幾乎沒什麼影響，從恆星表面上某一點發的光可以朝任何方向沿直線射出。而恆星的半徑越小，它對周圍的時空彎曲作用就越大，朝某些角度發出的光就將沿彎曲空間返回恆星表面。

等恆星的半徑小到一特定值（天文學上叫「史瓦西半徑」）時，就連垂直表面發射的光都**獲了。到這時，恆星就變成了黑洞。說它「黑」，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質一旦掉進去，「似乎」就再不能逃出。

實際上黑洞真正是「**」的，等一會兒我們會講到。

那麼，黑洞是怎樣形成的呢？其實，跟白矮星和中子星一樣，黑洞很可能也是由恆星演化而來的。

我們曾經比較詳細地介紹了白矮星和中子星形成的過程。當一顆恆星衰老時，它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料（氫），由中心產生的能量已經不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。

所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，直到最後形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。

質量小一些的恆星主要演化成白矮星，質量比較大的恆星則有可能形成中子星。而根據科學家的計算，中子星的總質量不能大於三倍太陽的質量。如果超過了這個值，那麼將再沒有什麼力能與自身重力相抗衡了，從而引發另一次大坍縮。

這次，根據科學家的猜想，物質將不可阻擋地向著中心點進軍，直至成為一個體積趨於零、密度趨向無限大的「點」。而當它的半徑一旦收縮到一定程度(史瓦西半徑)，正象我們上面介紹的那樣，巨大的引力就使得即使光也無法向外射出，從而切斷了恆星與外界的一切聯絡——「黑洞」誕生了。

與別的天體相比，黑洞是顯得太特殊了。例如，黑洞有「隱身術」，人們無法直接觀察到它，連科學家都只能對它內部結構提出各種猜想。那麼，黑洞是怎麼把自己隱藏起來的呢？

答案就是——彎曲的空間。我們都知道，光是沿直線傳播的。這是一個最基本的常識。

可是根據廣義相對論，空間會在引力場作用下彎曲。這時候，光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播，但走的已經不是直線，而是曲線。形象地講，好像光本來是要走直線的，只不過強大的引力把它拉得偏離了原來的方向。

在地球上，由於引力場作用很小，這種彎曲是微乎其微的。而在黑洞周圍，空間的這種變形非常大。這樣，即使是被黑洞擋著的恆星發出的光，雖然有一部分會落入黑洞中消失，可另一部分光線會通過彎曲的空間中繞過黑洞而到達地球。

所以，我們可以毫不費力地觀察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一樣，這就是黑洞的隱身術。

更有趣的是，有些恆星不僅是朝著地球發出的光能直接到達地球，它朝其它方向發射的光也可能被附近的黑洞的強引力折射而能到達地球。這樣我們不僅能看見這顆恆星的「臉」，還同時看到它的側面、甚至後背！

「黑洞」無疑是本世紀最具有挑戰性、也最讓人激動的天文學說之一。許多科學家正在為揭開它的神祕面紗而辛勤工作著，新的理論也不斷地提出。不過，這些當代天體物理學的最新成果不是在這裡三言兩語能說清楚的。

有興趣的朋友可以去參考專門的論著。

2樓：匿名使用者

浩翰的宇宙高深莫測，無奇不有，其中最神祕的天體莫過於黑洞。這種「怪物」比森林中的老虎更凶猛，不管是什麼東西，一旦進入它的勢力範圍，都會被吞吃掉，連骨頭也不吐出來。而且它還穿上了隱身衣，誰也看不見它，即使你用強光照射，用雷達探測，仍然找不到它的蹤跡。

這種「怪獸」就是愛因斯坦廣義相對論預言的一種奇特天體。

黑洞為什麼會有如此神奇的魔力呢?這需要從引力談起。我們都知道，即使是世界跳高冠軍，也不可能一蹦就跳到月球上去，其原因是地球有強大的引力。

這種萬有引力存在於宇宙中任何兩個物體之間，引力的強弱取決於兩個物體各自的質量，也取決於兩個物體之間的距離。物體的質量愈大，引力就愈大。地球質量有60萬億億噸，地球半徑為6371公里，所以有很強的引力。

人類想飛出地球。必須使宇宙飛船達到每秒11．2公里以上的速度。而太陽的引力更大，如果想從太陽表面發射宇宙飛船，飛船的速度至少要達到每秒618公里，才能掙脫太陽的引力，飛向另一顆恆星。

萬有引力隨距離縮小而明顯增強。假如太陽不斷地收縮，其半徑便會不斷地縮小，而物質密度卻不斷增大。如果太陽的半徑從現在的70萬公里收縮到3公里，太陽就變成一顆超高密的天體。

雖然其質量不變，仍為兩千億億億噸，但其半徑距離卻縮小了20多萬倍，此時每秒30萬公里的光線也無法從太陽表面射出，這樣太陽就變成了一個黑洞。

也許有些讀者擔心，如果太陽變成了黑洞，人類不是很危險了嗎?實際上不必擔心。科學研究表明，太陽是不會變成黑洞的，只有3倍以上太陽質量的恆星在晚年消耗掉內部的核燃料後，才會在自身的強大引力作用下坍縮，變成恆星級的黑洞。

如果將宇宙空間想象成一張平鋪的懸空的大紙，具有彈性且不易破，其四角用線拉住，那麼任何放在上面的物體都會使之產生凹痕，物體愈重，凹痕就愈深。如果一個物體重量不變，體積越小，凹痕越深。假如將地球放在上面，那只有淺淺的凹痕。

太陽會比地球的凹痕稍深一些。像黑洞這樣既小又重的超高密天體就會帶來極深極深的凹洞。

宇宙中不僅有幾個太陽質量的恆星級黑洞，還有更大的黑洞。我們知道地球與其他行星在繞太陽公轉，而太陽又帶著九大行星在銀河系公轉。整個銀河系有著1000多億顆恆星，它們是太陽的「兄弟姐妹」，天文學家推測在銀河系的中心有一個大黑洞，質量為300萬個太陽質量。

這個大黑洞還不算宇宙中的巨洞。我們知道，在銀河系以外還有上千億個銀河系的「兄弟姐妹」，它們被稱為星系，在其他星系中還會有巨大的黑洞。

除了巨型黑洞外，還有微型黑洞。人們常說明察秋毫，秋天動物新生的細毛已經是十分細小了，其實微型黑洞比起秋毫還要小得多，它只有一萬億分之一毫米，相當於最小的氫原子中的原子核大小，連電子顯微鏡也無法找到、然而它卻比一座大山還重。當代世界級物理大師霍金在微型黑洞的研究中做出了重大的貢獻。

看來，宇宙實在是太神奇了，己超過神話中的一些想象。像《西遊記》中孫悟空的「金箍捧」這樣一根小棍子怎麼可能有上萬斤重呢?而宇宙中這種物質卻真的存在，而且還要重得多。