黑洞是什么

黑洞中隐藏着巨大的引力场。这种引力如此之大，以至于任何东西，即使是光，都无法从黑洞的手掌中逃脱。黑洞不允许外界看到其边界内的任何东西，这就是为什么这些物体被称为“黑洞”。我们不能通过光的反射来观察黑洞，我们只能通过受它影响的周围物体来间接地了解黑洞。根据推测，黑洞是死星或爆炸性气体质量的残余，是当一个特殊质量的超级巨星坍塌和收缩时产生的。因为黑洞是看不见的，一些人一直在质疑黑洞是否真的存在。如果它们确实存在，它们在哪里？黑洞的形成类似于中子星的形成。这颗恒星的核心在自身重量的作用下迅速收缩，引发强烈的爆炸。当核心中的所有物质都变成中微子时，收缩过程立即停止，并被压缩成一颗致密的行星。但是在黑洞的情况下，因为恒星核心的质量如此之大，以至于收缩过程无休止地进行着，中子本身在挤压重力的吸引下被挤压成粉末，留下一种密度如此之高以至于无法想象的物质。任何靠近它的物体都会被它吸进去，黑洞就像一个真空吸尘器。为了理解黑洞的动力学，以及它们如何使内部的一切都无法逃离边界，我们需要讨论广义相对论。广义相对论是爱因斯坦的引力理论，适用于行星、恒星和黑洞。爱因斯坦在1916年提出的这个理论显示了空间和时间是如何被大质量物体的存在扭曲的。简而言之，广义相对论认为物质会弯曲空间，进而影响穿过空间的物体的运动。让我们来看看爱因斯坦的模型是如何工作的。首先，考虑到时间(空间的三维是长度、宽度和高度)是现实世界中的第四维(尽管除了通常的三个方向之外很难画出另一个方向，但我们可以尽力去想象它)。其次，考虑到时间和空间是体操表演用的一张巨大的绷紧的弹簧床的床面。爱因斯坦的理论认为质量会扭曲时间和空间。我们不妨在弹簧床的床面上放一块大石头来说明这种情况:石头的重量使绷紧的床面略微下沉。虽然弹簧床的表面基本上是平的，但它的中心仍然略微凹进去。如果在弹簧床的中心放置更多的石头，会产生更大的效果，床面会下沉更多。事实上，石头越多，弹簧床就越弯曲。同样，宇宙中的大质量物体会扭曲宇宙的结构。正如十块石头比一块石头更能弯曲弹簧床的表面，质量比太阳大得多的天体比质量等于或小于太阳的天体更能弯曲空间。如果一个网球在绷紧的弹簧床上滚动，它会直线运动。相反，如果它穿过一个凹陷的地方，它的路径是弯曲的。类似地，天体在穿越空间和时间的平坦区域时继续沿着直线运动，而那些穿越弯曲区域的天体将沿着弯曲的轨迹运动。现在让我们来看看黑洞对它们周围时空区域的影响。想象一下，将一块巨大的石头放在弹簧床的表面，代表一个密度极高的黑洞。自然，石头会极大地影响床面，不仅会使床面弯曲和下沉，还会破坏床面。宇宙中也可能发生类似的情况。如果宇宙中存在黑洞，那里的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的破裂被称为时空奇点。现在让我们看看为什么没有东西能从黑洞中逃脱。就像一个网球在弹簧床上滚动时会掉进一个由大岩石形成的深洞一样，一个穿过黑洞的物体也会被它的重力陷阱捕获。此外，拯救不幸的物体需要无穷的能量。我们已经说过，任何东西都不能进入黑洞并从中逃脱。但是科学家相信黑洞会慢慢释放能量。著名的英国物理学家霍金在1974年证明了黑洞具有非零的温度和比周围环境更高的温度。根据物理学原理，所有温度高于周围环境的物体都会释放热量，黑洞也不例外。黑洞将在数百万年内释放能量。黑洞释放的能量称为霍金辐射。黑洞消散了所有的能量，然后消失了。时间和空间之间的黑洞减缓了时间的步伐，使空间具有弹性，并吸收了通过它的一切。1969年，美国物理学家约翰·阿蒂·惠勒将这个贪得无厌的空间命名为“黑洞”。我们都知道，因为黑洞不能反射光，所以它们是看不见的。在我们看来，黑洞可能是遥远而黑暗的。然而，英国著名物理学家霍金认为黑洞并不像大多数人想象的那样黑。根据科学家的观察，黑洞周围有辐射，它可能来自黑洞，也就是说，黑洞可能不像预期的那样黑。霍金指出，黑洞的放射性物质来源是一种真实的粒子，它们在空间成对产生，不遵循通常的物理定律。这些粒子碰撞后，一些会消失在广阔的空间里。一般来说，我们可能没有机会看到这些粒子，直到它们消失。霍金还指出，当黑洞产生时，真正的粒子会成对出现。一个真实粒子会被吸进黑洞，另一个会逃逸，一堆逃逸的真实粒子会看起来像光子。对观察者来说，看到逃逸的真实粒子就像看到来自黑洞的光线。因此，用霍金的话来说，它是“黑洞并不像想象的那样黑”，并且实际上发射大量的光子。根据爱因斯坦的能量和质量守恒定律。当一个物体失去能量时，它也失去了质量。黑洞也遵循能量和质量守恒定律。当黑洞失去能量时，黑洞就不存在了。霍金预言，一旦黑洞消失，它将产生剧烈的爆炸，释放出相当于数百万颗氢弹的能量。然而，你不应该因为期待烟火表演而抬起头来。事实上，黑洞爆炸后，释放的能量非常大，很可能对身体有害。此外，能量释放的时间也很长，有些将超过100亿到200亿年，比我们宇宙的历史还要长，而完全消耗能量需要数万亿年。