什么是黑洞？？
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“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(jù)廣義相對論，引力場將使時空彎曲。當(dāng)恒星的體積很大時，它的引力場對時空幾乎沒什么影響，從恒星表面上某一點發(fā)的光可以朝任何方向沿直線射出。而恒星的半徑越小，它對周圍的時空彎曲作用就越大，朝某些角度發(fā)出的光就將沿彎曲空間返回恒星表面。 等恒星的半徑小到一特定值（天文學(xué)上叫“史瓦西半徑”）時，就連垂直表面發(fā)射的光都被捕獲了。到這時，恒星就變成了黑洞。說它“黑”，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質(zhì)一旦掉進去，“似乎”就再不能逃出。實際上黑洞真正是“隱形”的，等一會兒我們會講到。 那么，黑洞是怎樣形成的呢？其實，跟白矮星和中子星一樣，黑洞很可能也是由恒星演化而來的。 我們曾經(jīng)比較詳細(xì)地介紹了白矮星和中子星形成的過程。當(dāng)一顆恒星衰老時，它的熱核反應(yīng)已經(jīng)耗盡了中心的燃料（氫），由中心產(chǎn)生的能量已經(jīng)不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔(dān)起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，直到最后形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。 質(zhì)量小一些的恒星主要演化成白矮星，質(zhì)量比較大的恒星則有可能形成中子星。而根據(jù)科學(xué)家的計算，中子星的總質(zhì)量不能大于三倍太陽的質(zhì)量。如果超過了這個值，那么將再沒有什么力能與自身重力相抗衡了，從而引發(fā)另一次大坍縮。 這次，根據(jù)科學(xué)家的猜想，物質(zhì)將不可阻擋地向著中心點進軍，直至成為一個體積趨于零、密度趨向無限大的“點”。而當(dāng)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，從而切斷了恒星與外界的一切聯(lián)系——“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(shù)”，人們無法直接觀察到它，連科學(xué)家都只能對它內(nèi)部結(jié)構(gòu)提出各種猜想。那么，黑洞是怎么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(jù)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(jīng)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，由于引力場作用很小，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恒星發(fā)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(dá)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(shù)。 更有趣的是，有些恒星不僅是朝著地球發(fā)出的光能直接到達(dá)地球，它朝其它方向發(fā)射的光也可能被附近的黑洞的強引力折射而能到達(dá)地球。這樣我們不僅能看見這顆恒星的“臉”，還同時看到它的側(cè)面、甚至后背！ “黑洞”無疑是本世紀(jì)最具有挑戰(zhàn)性、也最讓人激動的天文學(xué)說之一。許多科學(xué)家正在為揭開它的神秘面紗而辛勤工作著，新的理論也不斷地提出。不過，這些當(dāng)代天體物理學(xué)的最新成果不是在這里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。。
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我補充一點，是以上所有回答者都?]有題到的：黑洞不但可吞沒光，還可吞沒時間！(這要用 天體物理學(xué) ?斫忉?。太深啦，我不懂。)
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簡單的說，黑洞就是一種特殊的天體，這種天體質(zhì)量比較大且很致密，形成了非常強的引力場，使得其周圍的逃逸速度大于光速，這個區(qū)域之內(nèi)，光無法射出，就形成了黑洞。
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黑洞是一種非常神秘的天體。它的體積很小，但密度卻大得驚人，每立方厘米就有幾百億噸甚至更高。由于它的密度大，所以引力也特別強大。不管什么東西，只要被它吸進去，就別想“爬”出來，連跑得最快的光也逃脫不掉黑洞的巨大引力。 由于黑洞本身不發(fā)光，所以用任何強大的望遠(yuǎn)鏡都看不見黑洞。盡管如此，大多數(shù)科學(xué)家仍相信，宇宙中有著許許多多黑洞。當(dāng)大質(zhì)量的恒星演化到晚年，經(jīng)過超新星爆發(fā)，就有可能坍縮成黑洞。在宇宙早期，也會形成一些小黑洞。小黑洞的體積只有原子核那么大，質(zhì)量和一座山差不多，達(dá)到上億噸，里面蘊藏的能量相當(dāng)于10個大型的發(fā)電站。 黑洞就像一個謎，沒有人能看見它。但黑洞強大的吸引力會影響它附近的天體，這些天體在被黑洞吸引、吞沒的過程中，會發(fā)射出X射線或γ射線，而一旦落入黑洞，便無影無蹤。科學(xué)家就是通過觀測這些射線，發(fā)現(xiàn)了黑洞的蛛絲馬跡。例如，天鵝座X—1的伴星可能就是一個黑洞。還有科學(xué)家認(rèn)為，銀河系的中心也存在一個巨大的黑洞。 。
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黑洞是我們宇宙中最奇怪、最神秘的物體，它們像宇宙中的真空吸塵器，能吞沒靠近它們的任何東西，不論是大頭針還是體積是太陽1億倍的星體，黑洞都能吞沒。它們沒有明確的目的，只是在時空中穿梭。宇宙中人類所認(rèn)知的星體有2000億個，天文學(xué)家相信在宇宙中有無數(shù)個黑洞，通過對黑洞深處的研究將揭開宇宙形成的奧秘。 黑洞是如何形成的？ 繼牛頓之后，一位名叫約翰?米歇爾的英國科學(xué)家預(yù)測，有一種物體有很強的引力場，以至于連光線都不能夠逃逸。對于這一理論，法國數(shù)學(xué)家及科學(xué)家拉普拉斯作了明確的解釋，而最有說服力的是奧本海默和他的同事提出的理論。奧本海默和施奈德合寫了一篇關(guān)于星體及星云裂變的文章，其描述與我們現(xiàn)有的照片非常相似。那時，人們不叫它黑洞，這個名字是后來才有的。這些觀察都證明，黑洞是真實存在的。 為了了解黑洞是如何形成的，首先需要知道宇宙是如何形成的。宇宙大約在150億年至200億年前形成。它始于無限密集且溫度非常高的一個點，科學(xué)家稱這一點為奇點，我們所知的自然法則對它完全不適用。它積累了大量的物質(zhì)，到達(dá)一個極點后爆發(fā)，科學(xué)家稱這種現(xiàn)象為大爆炸。大爆炸之后，小的氣體云再一次集中起來，并在引力的影響下組合。因此，就形成像太陽一樣的星體。太陽的歷史大約為50億年。它不會永遠(yuǎn)存在，再過50億年太陽將會消亡。太陽可以將光和熱量送到3。8億公里之外。這些能量來自核裂變反應(yīng)，在溫度高達(dá)1500攝氏度時，氫轉(zhuǎn)化成氦。當(dāng)太陽到了生命盡頭時，它將不能承受內(nèi)部裂變反應(yīng)的壓力。熱氣使太陽膨脹并使它爆裂，然后，地球上的所有生命和其他行星將會湮滅。在此過程中，太陽將會變異成一個紅色的巨星。當(dāng)太陽的燃料最終用完后，它可能在自身重心的影響下分裂。許多像太陽一樣的星體壓縮成我們所知的中子星。黑洞源自于中子星，其數(shù)量比太陽一樣的恒星多很多倍。 科學(xué)家怎樣發(fā)現(xiàn)了黑洞？ 渴望靠近星體是人類古老的夢。由于16世紀(jì)天文望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)，幫助我們解開了天體之謎。今天的射電望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)使我們能更準(zhǔn)確地觀察宇宙。1990年哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射升空，使我們能夠更深入地觀測宇宙。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡是以埃德溫?哈勃的名字命名的，他早在1929年就注意到宇宙是持續(xù)擴張的。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在我們的銀河系中心所拍的照片非常清晰，基于這些照片，科學(xué)家推測在銀河系中心有一個巨大的黑洞。科學(xué)家早已推測在銀河外星系的中心有黑洞存在，當(dāng)然有確切的證據(jù)。 天文學(xué)家用夏普超級照相機拍攝了6000億個小斑點，其照片通過高性能的電腦閱讀、分析，這就是天文學(xué)家如何在銀河系中心發(fā)現(xiàn)了一個巨大黑洞的過程。如何拍攝一些事實上看不見的東西呢？天文學(xué)家從中心點按某種特定的，不同的間隔來觀察星體，測量它們確切的速度。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)和太陽系相似之處在于：越接近中心，星星移動得就越快。就像太陽系一樣，在中心處有一個堆，它能控制一切。它不是一個太陽堆，而是250萬個太陽堆同在一個非常小的體積里。中間的白色圓點是星星在黑洞周圍旋轉(zhuǎn)，這是一種死亡舞蹈，它們不可抗拒地旋入黑洞的中心并被吞沒。 如果一個星體比太陽大很多，那么這樣一顆星體會在相對短的時間也就是幾百萬年內(nèi)爆炸；如果一顆星體比太陽大幾百倍，那么它所剩的只有灰燼，如果這些灰燼有足夠的重量，那就會崩裂而形成一個小黑洞。在銀河系中，黑洞之所以出現(xiàn)在中心位置，可能是由于在其巨大引力下將星體拉到中心，形成了非常稠密的星體堆。在某個時候星體大量地滑移，彼此融化，形成一個中等尺寸的黑洞，它們通過不斷吸入其他物質(zhì)、星星和氣體，隨著時間的推移，黑洞會越變越大。衛(wèi)星投入使用后，天文學(xué)家及宇宙學(xué)家開始揭示黑洞的理論原理，我們也因此了解到更多關(guān)于宇宙及黑洞的知識。 黑洞內(nèi)部有什么秘密？ 黑洞內(nèi)部有什么秘密在等待我們?nèi)ヌ剿髂兀克械奈镔|(zhì)，無論是灰塵還是行星，都趨向于黑暗，被重心巨大的力量所牽引，潛伏在內(nèi)部的某個地方，這就是時間與空間分離的地方。 物理學(xué)家曾相信只有三維空間，即長度的維數(shù)、高度的維數(shù)及寬度的維數(shù)。三維的意思是三個數(shù)字讓我們把一切事物放置在從你的鼻尖到宇宙的盡頭。愛因斯坦說要引入第四維；時間，就是說宇宙由四維組成。為了理解宇宙的性質(zhì)，我們不得不特別關(guān)注時間的維數(shù)。通常我們經(jīng)歷時間和空間是非常困難的事情。我們已經(jīng)在太空中認(rèn)知了三維。通常我們看表時只是感知時間，但不能影響時間。時間的運動總是在同一個方向上進行———從過去到將來。我們既不能讓時間逆轉(zhuǎn)，也不能讓時間停止，更不能讓時間提前。自然科學(xué)家把空間和時間用數(shù)字的方式描述成一個單元，時空，時間是第四維的。在1905年，愛因斯坦創(chuàng)造了數(shù)學(xué)原理，即他的特殊理論———廣義相對論，來統(tǒng)一時間和空間。此理論證明一個運行的時鐘比一個靜止的時鐘走得慢。也就是說，一個移動很快的物體，時間過得比在地球上慢。在飛機上，時間的延伸只是億萬分之一秒，然而，這個時鐘仍然非常精確，足以證明愛因斯坦的理論。 根據(jù)愛因斯坦的理論，按軌道環(huán)繞地球的飛行員，大約每小時行駛73000公里，時間過得卻非常慢。為什么會這樣呢？在廣義相對論里沒有絕對的時間。愛因斯坦把時間和空間作為動力來理解。因此時空不是平直的而是卷曲的。為了理解這一理論，我們想象一個空間作為一個有彈性的橡膠布。大量的天上星體創(chuàng)造了一個槽，就像蹦床上的保齡球一樣。所有的物質(zhì)都沿最小阻力的曲線軌道而運行，因此，物質(zhì)決定了時空的曲率，同時時空決定了物質(zhì)的運行行為。在太陽周圍的區(qū)域，重心使時空卷曲。太陽背后的星光沿這個曲率運行并被彎曲。因此，星體的位置對于地球上的觀察者來說有些歪斜。巨大的物質(zhì)能使時空卷曲，它的功能就像曲光鏡。 黑洞的奇點符合大爆炸的奇點。宇宙的密度及時空的曲率在這兒是無限的。數(shù)字不能處理無限的數(shù)字，所以奇點是抽象的點，沒有人會到達(dá)那里。當(dāng)你到達(dá)黑洞的中心會發(fā)生什么，就像在大爆炸之前會發(fā)生什么一樣，這個答案目前無法回答，但黑洞給我們提供了發(fā)揮奇異思考的空間。 宇宙會被黑洞吞沒嗎？ 黑洞能吸進整個宇宙嗎？在原則上沒有什么東西可以充滿黑洞，但是我們的宇宙正在飛速地擴張。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)其他河外星系都在移動，而且越到將來，它們移動的速度越快。如上所述，在銀河系中心有一個大的黑洞，這個黑洞沒有足夠大的能量來停止擴張，宇宙本身也沒有足夠大的能量停止擴張。最終宇宙擴張到極限而再回轉(zhuǎn)是可能的。有許多天文學(xué)家及理論物理學(xué)家相信這種現(xiàn)象將會發(fā)生。如果是那樣，宇宙本身就是一個黑洞，它本身被吸入，然后再回到所有黑洞內(nèi)部最終的奇點。 如果一個勇敢的宇航員乘坐火箭船，在黑洞邊緣繞行，穿過黑洞的地平線，在那里將會發(fā)生什么樣的情景？他將會遭遇什么樣的危險？不幸的是，他將不能告訴我們他所知道的一切。因為這是一個單程旅行。他將會被強大的引力所吸引，并且像意大利面條一樣抽出直到被扯碎。他不會生還…… 如果一件東西不慎落入黑洞的中心，物理學(xué)家相信也許它不會丟失，它很可能過黑洞落入另一個宇宙，這就是蟲洞。例如，兩點之間最短的距離是直線，這是我們在小學(xué)就學(xué)到的知識。然而，物理學(xué)家認(rèn)為這個結(jié)論不正確，因為一條直線不是兩點間最短的距離。我們能在多維空間將紙彎曲，讓兩點彼此接觸，所以蟲洞是捷徑，是最短的距離。通過多維空間的捷徑，通過第三維，允許我們?nèi)【薮蟮木嚯x，也許在一段時間內(nèi)來回移動第四維，進行一次奇妙的時間旅行，這看起來不可思議，要能實現(xiàn)，可能要依賴黑洞的幫助。根據(jù)愛因斯坦的相對論，物理學(xué)家假設(shè)一個黑洞有兩個末端，兩個末端在時空的不同地區(qū)開始，直到20世紀(jì)80年代。這些隧道被看做為科幻作家的想象，科學(xué)家則排斥時間旅行的可能性。 但是斯蒂芬?霍金相信某一段的時間旅行是可能的，但是必須建立一個時間機器。理論上說，一個時間機器可能會起作用。太空船進入黑洞的蟲洞，而在另一個時間另一個地點出現(xiàn)，太空船捕捉到一個行星，行星的引力就像磁鐵。時間隨著每一次旋轉(zhuǎn)而慢下來。事實上，對于移動的物體來說，時間流逝較慢，也適用于蟲洞的末端。如果遵循物理學(xué)家的假設(shè)，那么蟲洞不必在宇宙空間，然而能與其他宇宙連接。許多科學(xué)家相信，我們的宇宙在漸漸地擴張，總有一天它會崩裂。如果這個最后的崩裂也被稱為大爆炸，那么我們的宇宙能通過蟲洞漫步并且產(chǎn)生新宇宙。這種想法讓我們推測，宇宙的形成可追溯到150到200億年以前，就是我們所稱的多宇宙論。也許我們的宇宙并不孤獨；也許我們的宇宙有孩子，也許我們的宇宙本身會發(fā)出隆隆的聲音。 隨著歷史的進程，人類已揭示了許多宇宙的秘密。但是對于那些古老之謎你能找到真正的答案嗎？一件事是肯定的：許多問題的答案仍藏在黑洞的深處。
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就是連“光”都過不去的洞。