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什么是黑洞 

[移动版] 作者:佚名

什么是黑洞

本文可作《宇宙的未来》一课参考资料

究竟什么是黑洞?黑洞是由具有极大质量的超巨星在塌陷时所形成的,恒星的核心在本身重量的影响下非常快速的收缩,并释放出强劲的暴发能量,如果核心物质大得使塌陷无限地继续下去,便产生了黑洞,在重力巨大的挤压下,所留下的物质有难以想像的高密度。由于黑洞的质量非常大,使得它们具有强大的重力场,这些力量大的连光线也无法逃出它的手掌心,这也就是为什么它要叫做黑洞的原因了,在它的边界內你看不到任何东西。  

“黑洞”,顾名思义就是一个漆黑的洞。因其引力过强,以至于连自己发出的光线都无法由其中逃脫而出。就连光线由外射入 ,也像射入无底洞。然而大质量塌缩的恒星是如何到达此情境的呢?试想一物体于一塌缩星的表面,随著恒星塌落而凝缩,不停的靠向中心,重力愈来愈强。(天体的重力离中心愈近愈大)而恒星愈收缩,要离开它的表面速度要求愈大。当恒星塌缩到到光速时,已几乎无任何物体可逃脫而出。而塌缩到光速都无法逃出时,任何物体都不可能再从黑洞中出来。当恒星塌缩到此一境界时,这时黑洞所呈现的半径就称为「史瓦西半径」。假设地球也做如此的塌缩,那此时地球的史瓦西半径就为一厘米宽。但恒星并非一定凝缩到此程度才形成不可逃脫的表面。质量愈大,其史瓦西半径內的物质密度愈小。如质量是太阳一亿倍的,缩到水的密度便达到史瓦西半径了。  

黑洞是一去不复返的深渊,但在靠近黑洞时,由于时间的延滞,会发生许多奇妙的事。黑洞旅行者穿越事界,按他的计时系统来說,只是很短的时间,但对远方的观测者来說,其结果却是恰恰相反。他看见愈近事界,宇航员的身影愈薄,接近事界愈缓慢。火箭无限靠近事界,但总不能到达。外界的人看事界亦为如此,也是越塌缩越缓慢,形状也越朦胧,塌缩星就像是渐渐凝住了,所以以前把这现象叫做「塌缩星凝止」。凝止的界面就称为「凝止界面」(Static limit)。而当塌缩接近事界时,星光迅速黯淡。对于是太阳质量十倍的星,就在凝止那一剎那,在百万分之四秒內全部化为乌有。所以我们无从得知黑洞是如何形成的。然而黑洞周围的时空弯曲的性质,对人的寿命有特殊影响。它周围的时间进度缓慢,也许这可以做为一种变时机制,勇敢涉足于事界边缘也许可以不老不死。但在黑洞的边缘要求很大的加速度。愈靠近黑洞,要求的加速度越大,时间延滞也越厉害。  

理论上,黑洞的质量并没有多大或多小的限制。任何大小的质量如果被压缩到足够高的密度,在理论上都有可能形成黑洞。我们认为大多数实际存在的黑洞是有大质量的恒星死亡后产生的,所以我们认为那些黑洞和那些大质量的恒星一样重。一个恒星级黑洞的典型质量差不多是太阳的十倍,或者说是10^(30)千克。天文学家们也认为许多星系的中心都有质量巨大的黑洞。它们的质量大约是太阳的一百万倍,或者说是10^(36)千克。 

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