物体被黑洞吸进去后会怎么样？182
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发布时间：2023-10-22 02:26
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时间：2024-11-28 17:58
黑洞是密度超大的星球,吸纳一切,光也逃不了.
(现在有科学家分析,宇宙中不存在黑洞,这需要进一步的证明,但是我们在学术上可以存在不同的意见)
首先,对黑洞进行一下形象的说明:
黑洞有巨大的引力,连光都被它吸引.黑洞中隐匿着巨大的引力场，这种引力大到任何东西，甚至连光，都难逃黑洞的手掌心。黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见，这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观察它，只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。据猜测，黑洞是死亡恒星或爆炸气团的剩余物，是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。
再从物理学观点来解释一下:
黑洞其实也是个星球(类似星球),只不过它的密度非常非常大, 靠近它的物体都被它的引力所约束(就好像人在地球上没有飞走一样),不管用多大的速度都无法脱离。对于地球来说，以第二宇宙速度（11.2km/s）来飞行就可以逃离地球，但是对于黑洞来说，它的第三宇宙速度之大，竟然超越了光速，所以连光都跑不出来，于是射进去的光没有反射回来，我们的眼睛就看不到任何东西，只是黑色一片。
因为黑洞是不可见的，所以有人一直置疑，黑洞是否真的存在。如果真的存在，它们到底在哪里？
黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程；恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。任何靠近它的物体都会被它吸进去，黑洞就变得像真空吸尘器一样
为了理解黑洞的动力学和理解它们是怎样使内部的所有事物逃不出边界，我们需要讨论广义相对论。广义相对论是爱因斯坦创建的引力学说，适用于行星、恒星，也适用于黑洞。爱因斯坦在1916年提出来的这一学说，说明空间和时间是怎样因大质量物体的存在而发生畸变。简言之，广义相对论说物质弯曲了空间，而空间的弯曲又反过来影响穿越空间的物体的运动。
让我们看一看爱因斯坦的模型是怎样工作的。首先，考虑时间（空间的三维是长、宽、高）是现实世界中的第四维（虽然难于在平常的三个方向之外再画出一个方向，但我们可以尽力去想象）。其次，考虑时空是一张巨大的绷紧了的体操表演用的弹簧床的床面。
爱因斯坦的学说认为质量使时空弯曲。我们不妨在弹簧床的床面上放一块大石头来说明这一情景：石头的重量使得绷紧了的床面稍微下沉了一些，虽然弹簧床面基本上仍旧是平整的，但其*仍稍有下凹。如果在弹簧床*放置更多的石块，则将产生更大的效果，使床面下沉得更多。事实上，石头越多，弹簧床面弯曲得越厉害。
同样的道理，宇宙中的大质量物体会使宇宙结构发生畸变。正如10块石头比1块石头使弹簧床面弯曲得更厉害一样，质量比太阳大得多的天体比等于或小于一个太阳质量的天体使空间弯曲得厉害得多。
如果一个网球在一张绷紧了的平坦的弹簧床上滚动，它将沿直线前进。反之，如果它经过一个下凹的地方 ，则它的路径呈弧形。同理，天体穿行时空的平坦区域时继续沿直线前进，而那些穿越弯曲区域的天体将沿弯曲的轨迹前进。
现在再来看看黑洞对于其周围的时空区域的影响。设想在弹簧床面上放置一块质量非常大的石头代表密度极大的黑洞。自然，石头将大大地影响床面，不仅会使其表面弯曲下陷，还可能使床面发生断裂。类似的情形同样可以宇宙出现，若宇宙中存在黑洞，则该处的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的破裂叫做时空的奇异性或奇点。
现在我们来看看为什么任何东西都不能从黑洞逃逸出去。正如一个滚过弹簧床面的网球，会掉进大石头形成的深洞一样，一个经过黑洞的物体也会被其引力陷阱所捕获。而且，若要挽救运气不佳的物体需要无穷大的能量。
我们已经说过，没有任何能进入黑洞而再逃离它的东西。但科学家认为黑洞会缓慢地释放其能量。著名的英国物理学家霍金在1974年证明黑洞有一个不为零的温度，有一个比其周围环境要高一些的温度。依照物理学原理，一切比其周围温度高的物体都要释放出热量，同样黑洞也不例外。一个黑洞会持续几百万万亿年散发能量，黑洞释放能量称为：霍金辐射。黑洞散尽所有能量就会消失。
处于时间与空间之间的黑洞，使时间放慢脚步，使空间变得有弹性，同时吞进所有经过它的一切。1969年，美国物理学家约翰 阿提 惠勒将这种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，所以看不见。在我们的脑海中黑洞可能是遥远而又漆黑的。但英国著名物理学家霍金认为黑洞并不如大多数人想象中那样黑。通过科学家的观测，黑洞周围存在辐射，而且很可能来自于黑洞，也就是说，黑洞可能并没有想象中那样黑。霍金指出黑洞的放射性物质来源是一种实粒子，这些粒子在太空中成对产生，不遵从通常的物理定律。而且这些粒子发生碰撞后，有的就会消失在茫茫太空中。一般说来，可能直到这些粒子消失时，我们都未曾有机会看到它们。
霍金还指出，黑洞产生的同时，实粒子就会相应成对出现。其中一个实粒子会被吸进黑洞中，另一个则会逃逸，一束逃逸的实粒子看起来就像光子一样。对观察者而言，看到逃逸的实粒子就感觉是看到来自黑洞中的射线一样。
所以，引用霍金的话就是“黑洞并没有想象中的那样黑”，它实际上还发散出大量的光子。
根据爱因斯坦的能量与质量守恒定律。当物体失去能量时，同时也会失去质量。黑洞同样遵从能量与质量守恒定律，当黑洞失去能量时，黑洞也就不存在了。霍金预言，黑洞消失的一瞬间会产生剧烈的爆炸，释放出的能量相当于数百万颗氢弹的能量。
但你不要满怀期望地抬起头，以为会看到一场烟花表演。事实上，黑洞爆炸后，释放的能量非常大，很有可能对身体是有害的。而且，能量释放的时间也非常长，有的会超过100亿至200亿年，比我们宇宙的历史还长，而彻底散尽能量则需要数万亿年的时间
“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然。所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。
根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。
等恒星的半径小于一特定值（天文学上叫“施瓦西半径”）时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指任何物质一旦掉进去，就再不能逃出，包括光。实际上黑洞真正是“*”的，等一会儿我们会讲到。
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，直至成为一个体积很小、密度趋向很大。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径)，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！
“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。有兴趣的朋友可以去参考专门的论著。
按组成来划分，黑洞可以分为两大类。一是暗能量黑洞，二是物理黑洞。暗能量黑洞主要由高速旋转的巨大的暗能量组成，它内部没有巨大的质量。巨大的暗能量以接近光速的速度旋转，其内部产生巨大的负压以吞噬物体，从而形成黑洞，详情请看宇“宙黑洞论”。暗能量黑洞是星系形成的基础，也是星团、星系团形成的基础。物理黑洞由一颗或多颗天体坍缩形成，具有巨大的质量。当一个物理黑洞的质量等于或大于一个星系的质量时，我们称之为奇点黑洞。暗能量黑洞的体积很大，可以有太阳系那般大。但物理黑洞的体积却非常小，它可以缩小到一个奇点。
黑洞吸积
Ramesh Narayan、Eliot Quartaer 文 Shea 译
黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的，这一过程被称为吸积。高温气体辐射热能的效率会严重影响吸积流的几何与动力学特性。目前观测到了辐射效率较高的薄盘以及辐射效率较低的厚盘。当吸积气体接近*黑洞时，它们产生的辐射对黑洞的自转以及视界的存在极为敏感。对吸积黑洞光度和光谱的分析为旋转黑洞和视界的存在提供了强有力的证据。数值模拟也显示吸积黑洞经常出现相对论喷流也部分是由黑洞的自转所驱动的。
天体物理学家用“吸积”这个词来描述物质向*引力体或者是*延展物质系统的流动。吸积是天体物理中最普遍的过程之一，而且也正是因为吸积才形成了我们周围许多常见的结构。在宇宙早期，当气体朝由暗物质造成的引力势阱中心流动时形成了星系。即使到了今天，恒星依然是由气体云在其自身引力作用下坍缩碎裂，进而通过吸积周围气体而形成的。行星——包括地球——也是在新形成的恒星周围通过气体和岩石的聚集而形成的。但是当*天体是一个黑洞时，吸积就会展现出它最为壮观的一面。
然而黑洞并不是什么都吸收的,它也往外边散发质子.
爆炸的黑洞
黑洞会发出耀眼的光芒，体积会缩小，甚至会爆炸。当英国物理学家史迪芬·霍金于1974年做此语言时，整个科学界为之震动。黑洞曾被认为是宇宙最终的沉淀所：没有什么可以逃出黑洞，它们吞噬了气体和星体，质量增大，因而洞的体积只会增大，霍金的理论是受灵感支配的思维的飞跃，他结合了广义相对论和量子理论。他发现黑洞周围的引力场释放出能量，同时消耗黑洞的能量和质量，这种“霍金辐射”对大多数黑洞来说可以忽略不计，而小黑洞则以极高的速度辐射能量，直到黑洞的爆炸。
奇妙的萎缩的黑洞
当一个粒子从黑洞逃逸而没有偿还它借来的能量，黑洞就会从它的引力场中丧失同样数量的能量，而爱因斯坦的公式E=mc^2表明，能量的损失会导致质量的损失。因此，黑洞将变轻变小。
沸腾直至毁灭
所有的黑洞都会蒸发，只不过大的黑洞沸腾得较慢，它们的辐射非常微弱，因此另人难以觉察。但是随着黑洞逐渐变小，这个过程会加速，以至最终失控。黑洞委琐时，引力并也会变陡，产生更多的逃逸粒子，从黑洞中掠夺的能量和质量也就越多。黑洞委琐的越来越快，促使蒸发的速度变得越来越快，周围的光环变得更亮、更热，当温度达到10^15℃时，黑洞就会在爆炸中毁灭。
关于黑洞的文章：
自古以来，人类便一直梦想飞上蓝天，可没人知道在湛蓝的天幕之外还有一个硕大的黑色空间。在这个空间有光，有水，有生命。我们美丽的地球也是其中的一员。虽然宇宙是如此绚烂多彩，但在这里也同样是危机四伏的。小行星，红巨星，超新星大爆炸，黑洞……
黑洞，顾名思义就是看不见的具有超强吸引力的物质。自从爱因斯坦和霍金通过猜测并进行理论推导出有这样一种物质之后，科学家们就在不断的探寻，求索，以避免我们的星球被毁灭。
也许你会问，黑洞与地球毁灭有什么关系？让我告诉你，这可大有联系,待你了解他之后就会明白。
黑洞，实际上是一团质量很大的物质，其引力极大（仡今为止还未发现有比它引力更大的物质），形成一个深井。它是由质量和密度极大的恒星不断坍缩而形成的，当恒星内部的物质核心发生极不稳定变化之后会形成一个称为“奇点”的孤立点（有关细节请查阅爱因斯坦的广义相对论）。他会将一切进入视界的物质吸入，任何东西不能从那里逃脱出来（包括光）。他没有具体形状，也无法看见它，只能根据周围行星的走向来判断它的存在。也许你会因为它的神秘莫测而吓的大叫起来，但实际上根本用不着过分担心，虽然它有强大的吸引力但与此同时这也是判断它位置的一个重要证据，就算它对距地球极近的物质产生影响时，我们也还有足够的时间挽救，因为那时它的“正式边界”还离我们很远。况且，恒星坍缩后大部分都会成为中子星或白矮星。但这并不意味着我们就可以放松警惕了（谁知道下一刻被吸入的会不会是我们呢？），这也是人类研究它的原因之一。
我们已经了解了他可怕的吸引力，但没人清楚被吸入后会是怎样的一片景象。对此，学者、科学家们也是莫衷一是，众说纷纭的。有人认为，被他吸入的物质会被毁灭。有的人则认为，黑洞是通往另一宇宙空间的通道。到底被吸入之后会如何我们也不得而知，也许只有那些被吸进去的物质才了解吧！
黑洞只是宇宙千千万万奥秘中的一员，但我们探求它的小部分秘密就不知花费了多少时间，一代人的力量是有限的，但千百万代人的力量汇聚在一起就一定会成功，相信我们以及我们的后代在不久的将来会将黑洞以至整个宇宙的奥秘完全探求出来。
恒星,白矮星,中子星,夸克星,黑洞是依次的五个密度当量星体,密度最小的当然是恒星,黑洞是物质的终极形态,黑洞之后就会发生宇宙大爆炸,能量释放出去后,又进入一个新的循环.
另外黑洞在网络中指电子邮件消息丢失或Usenet公告消失的地方。
黑洞这一术语是不久以前才出现的。它是1969年美国科学家约翰·惠勒为形象描述至少可回溯到200年前的这个思想时所杜撰的名字。那时候，共有两种光理论：一种是牛顿赞成的光的微粒说；另一种是光的波动说。我们现在知道，实际上这两者都是正确的。由于量子力学的波粒二象性，光既可认为是波，也可认为是粒子。在光的波动说中，不清楚光对引力如何响应。但是如果光是由粒子组成的，人们可以预料，它们正如同炮弹、火箭和行星那样受引力的影响。起先人们以为，光粒子无限快地运动，所以引力不可能使之慢下来，但是罗麦关于光速度有限的发现表明引力对之可有重要效应。
1783年，剑桥的学监约翰·米歇尔在这个假定的基础上，在《伦敦皇家学会哲学学报》上发表了一篇文章。他指出，一个质量足够大并足够紧致的恒星会有如此强大的引力场，以致于连光线都不能逃逸——任何从恒星表面发出的光，还没到达远处即会被恒星的引力吸引回来。米歇尔暗示，可能存在大量这样的恒星，虽然会由于从它们那里发出的光不会到达我们这儿而使我们不能看到它们，但我们仍然可以感到它们的引力的吸引作用。这正是我们现在称为黑洞的物体。它是名符其实的——在空间中的黑的空洞。几年之后，法国科学家拉普拉斯侯爵显然独自提出和米歇尔类似的观念。非常有趣的是，拉普拉斯只将此观点纳入他的《世界系统》一书的第一版和第二版中，而在以后的版本中将其删去，可能他认为这是一个愚蠢的观念。（此外，光的微粒说在19世纪变得不时髦了；似乎一切都可以以波动理论来解释，而按照波动理论，不清楚光究竟是否受到引力的影响。）
事实上，因为光速是固定的，所以，在牛顿引力论中将光类似炮弹那样处理实在很不协调。（从地面发射上天的炮弹由于引力而减速，最后停止上升并折回地面；然而，一个光子必须以不变的速度继续向上，那么牛顿引力对于光如何发生影响呢？）直到1915年爱因斯坦提出广义相对论之前，一直没有关于引力如何影响光的协调的理论。甚至又过了很长时间，这个理论对大质量恒星的含意才被理解。
为了理解黑洞是如何形成的，我们首先需要理解一个恒星的生命周期。起初，大量的气体（大部分为氢）受自身的引力吸引，而开始向自身坍缩而形成恒星。当它收缩时，气体原子相互越来越频繁地以越来越大的速度碰撞——气体的温度上升。最后，气体变得如此之热，以至于当氢原子碰撞时，它们不再弹开而是聚合形成氦。如同一个受控氢弹爆炸，反应中释放出来的热使得恒星发光。这增添的热又使气体的压力升高，直到它足以平衡引力的吸引，这时气体停止收缩。这有一点像气球——内部气压试图使气球膨胀，橡皮的张力试图使气球缩小，它们之间存在一个平衡。从核反应发出的热和引力吸引的平衡，使恒星在很长时间内维持这种平衡。然而，最终恒星会耗尽了它的氢和其他核燃料。貌似大谬，其实不然的是，恒星初始的燃料越多，它则燃尽得越快。这是因为恒星的质量越大，它就必须越热才足以抵抗引力。而它越热，它的燃料就被用得越快。我们的太阳大概足够再燃烧50多亿年，但是质量更大的恒星可以在1亿年这么短的时间内用尽其燃料， 这个时间尺度比宇宙的年龄短得多了。当恒星耗尽了燃料，它开始变冷并开始收缩。随后发生的情况只有等到本世纪20年代末才初次被人们理解。
1928年，一位印度研究生——萨拉玛尼安·强德拉塞卡——乘船来英国剑桥跟英国天文学家阿瑟·爱丁顿爵士（一位广义相对论家）学习。（据记载，在本世纪20年代初有一位记者告诉爱丁顿，说他听说世界上只有三个人能理解广义相对论，爱丁顿停了一下，然后回答：“我正在想这第三个人是谁”。）在他从印度来英的旅途中，强德拉塞卡算出在耗尽所有燃料之后，多大的恒星可以继续对抗自己的引力而维持自己。这个思想是说：当恒星变小时，物质粒子靠得非常近，而按照泡利不相容原理，它们必须有非常不同的速度。这使得它们互相散开并企图使恒星膨胀。一颗恒星可因引力作用和不相容原理引起的排斥力达到平衡而保持其半径不变，正如在它的生命的早期引力被热所平衡一样。
然而，强德拉塞卡意识到，不相容原理所能提供的排斥力有一个极限。恒星中的粒子的最大速度差被相对论*为光速。这意味着，恒星变得足够紧致之时，由不相容原理引起的排斥力就会比引力的作用小。强德拉塞卡计算出；一个大约为太阳质量一倍半的冷的恒星不能支持自身以抵抗自己的引力。（这质量现在称为强德拉塞卡极限。）苏联科学家列夫·达维*奇·兰道几乎在同时也得到了类似的发现。
这对大质量恒星的最终归宿具有重大的意义。如果一颗恒星的质量比强德拉塞卡极限小，它最后会停止收缩并终于变成一颗半径为几千英哩和密度为每立方英寸几百吨的“白矮星”。白矮星是它物质中电子之间的不相容原理排斥力所支持的。我们观察到大量这样的白矮星。第一颗被观察到的是绕着夜空中最亮的恒星——天狼星转动的那一颗。
兰道指出，对于恒星还存在另一可能的终态。其极限质量大约也为太阳质量的一倍或二倍，但是其体积甚至比白矮星还小得多。这些恒星是由中子和质子之间，而不是电子之间的不相容原理排斥力所支持。所以它们被叫做中子星。它们的半径只有10英哩左右，密度为每立方英寸几亿吨。在中子星被第一次预言时，并没有任何方法去观察它。实际上，很久以后它们才被观察到。
另一方面，质量比强德拉塞卡极限还大的恒星在耗尽其燃料时，会出现一个很大的问题：在某种情形下，它们会爆炸或抛出足够的物质，使自己的质量减少到极限之下，以避免灾难性的引力坍缩。但是很难令人相信，不管恒星有多大，这总会发生。怎么知道它必须损失重量呢？即使每个恒星都设法失去足够多的重量以避免坍缩，如果你把更多的质量加在白矮星或中子星上，使之超过极限将会发生什么？它会坍缩到无限密度吗？爱丁顿为此感到震惊，他拒绝相信强德拉塞卡的结果。爱丁顿认为，一颗恒星不可能坍缩成一点。这是大多数科学家的观点：爱因斯坦自己写了一篇论文，宣布恒星的体积不会收缩为零。其他科学家，尤其是他以前的老师、恒星结构的主要权威——爱丁顿的敌意使强德拉塞卡抛弃了这方面的工作，转去研究诸如恒星团运动等其他天文学问题。然而，他获得1983年诺贝尔奖，至少部分原因在于他早年所做的关于冷恒星的质量极限的工作。
强德拉塞卡指出，不相容原理不能够阻止质量大于强德拉塞卡极限的恒星发生坍缩。但是，根据广义相对论，这样的恒星会发生什么情况呢？这个问题被一位年轻的美国人罗伯特·奥本海默于1939年首次解决。然而，他所获得的结果表明，用当时的望远镜去观察不会再有任何结果。以后，因第二次世界大战的干扰，奥本海默本人非常密切地卷入到原子弹计划中去。战后，由于大部分科学家被吸引到原子和原子核尺度的物理中去，因而引力坍缩的问题被大部分人忘记了。但在本世纪60年代，现代技术的应
图6.1用使得天文观测范围和数量大大增加， 重新激起人们对天文学和宇
宙学的大尺度问题的兴趣。奥本海默的工作被重新发现，并被一些人推广。
现在，我们从奥本海默的工作中得到一幅这样的图象：恒星的引力场改变了光线的路径，使之和原先没有恒星情况下的路径不一样。光锥是表示光线从其顶端发出后在空间——时间里传播的轨道。光锥在恒星表面附近稍微向内偏折，在日食时观察远处恒星发出的光线，可以看到这种偏折现象。当该恒星收缩时，其表面的引力场变得很强，光线向内偏折得更多，从而使得光线从恒星逃逸变得更为困难。对于在远处的观察者而言，光线变得更黯淡更红。最后，当这恒星收缩到某一临界半径时，表面的引力场变得如此之强，使得光锥向内偏折得这么多，以至于光线再也逃逸不出去（图6.1） 。根据相对论，没有东西会走得比光还快。这样，如果光都逃逸不出来，其他东西更不可能逃逸，都会被引力拉回去。也就是说，存在一个事件的集合或空间——时间区域，光或任何东西都不可能从该区域逃逸而到达远处的观察者。现在我们将这区域称作黑洞，将其边界称作事件视界，它和刚好不能从黑洞逃逸的光线的轨迹相重合。
当你观察一个恒星坍缩并形成黑洞时，为了理解你所看到的情况，切记在相对论中没有绝对时间。每个观测者都有自己的时间测量。由于恒星的引力场，在恒星上某人的时间将和在远处某人的时间不同。假定在坍缩星表面有一无畏的航天员和恒星一起向内坍缩，按照他的表，每一秒钟发一信号到一个绕着该恒星转动的空间飞船上去。在他的表的某一时刻，譬如11点钟，恒星刚好收缩到它的临界半径，此时引力场强到没有任何东西可以逃逸出去，他的信号再也不能传到空间飞船了。当11点到达时，他在空间飞船中的伙伴发现，航天员发来的一串信号的时间间隔越变越长。但是这个效应在10点59分59秒之前是非常微小的。在收到10点59分58秒和10点59分59秒发出的两个信号之间，他们只需等待比一秒钟稍长一点的时间，然而他们必须为11点发出的信号等待无限长的时间。按照航天员的手表，光波是在10点59分59秒和11点之间由恒星表面发出；从空间飞船上看，那光波被散开到无限长的时间间隔里。在空间飞船上收到这一串光波的时间间隔变得越来越长，所以恒星来的光显得越来越红、越来越淡，最后，该恒星变得如此之朦胧，以至于从空间飞船上再也看不见它，所余下的只是空间中的一个黑洞。然而，此恒星继续以同样的引力作用到空间飞船上，使飞船继续绕着所形成的黑洞旋转。
但是由于以下的问题，使得上述情景不是完全现实的。你离开恒星越远则引力越弱，所以作用在这位无畏的航天员脚上的引力总比作用到他头上的大。在恒星还未收缩到临界半径而形成事件视界之前，这力的差就已经将我们的航天员拉成意大利面条那样，甚至将他撕裂！然而，我们相信，在宇宙中存在质量大得多的天体，譬如星系的中心区域，它们遭受到引力坍缩而产生黑洞；一位在这样的物体上面的航天员在黑洞形成之前不会被撕开。事实上，当他到达临界半径时，不会有任何异样的感觉
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时间：2024-11-28 17:59
黑洞五大误传
文：黄永明
黑洞是宇宙中最不可思议的天体。爱因斯坦提出广义相对论之后的第二年，即1960年，科学家们才理解并接受了黑洞的存在。今天，黑洞已经广为人知，这个曾经仅仅存在于物理理论中的怪物已经被人们泛化到了其他许多层面，并赋予了它新的含义。
与此同时黑洞也早已成为科幻小说、科幻影视中频频出现的神奇天体。这些科幻作品让许多人认识了“黑洞”这个怪物，但同时也带来了种种对黑洞的误解。这里我们总结出五种最为常见的对黑洞性质的误传，也相应给出真实的情形。请看一看，你的脑海中是否也存在这些以讹传讹的误解，是否能分清黑洞的科学与科幻？
误传1：黑洞是时空旅行的通道
宇航员在执行任务是不幸遭遇了黑洞，当他们发现时已经无力回天——他们无可避免地掉进了黑洞！但也许这不见得就是一场灾难——在一些科幻作品中，黑洞被描述为通向宇宙其他地点或者其他宇宙的大门，宇航员掉入黑洞后会幸运地到达宇宙的其他地方乃至另外一个宇宙！有一部电影的宣传语就是：“一次从万物终结之处开始的旅行。”
但不幸的是，终结就是终结，这里不会再有新的旅行。很多黑洞仅仅是大质量恒星的演化终点。这些恒星的质量在太阳的10倍以上。在它们的一生中，总有两种不同的力量在相互抗衡：自身的引力向内施压，而内部热核聚变反应所产生的能量则向外施压。当这两种力量不分伯仲的时候，恒星就处于较为稳定的状态。但恒星内部用于热核聚变的的燃料终有一天要用尽，当这一天来临时，力量的悬殊就会显现出来。一旦引力占了上风，恒星就无可避免地向内坍缩，并且引力的作用会越来越剧烈。随着恒星的物质变得越来越致密，它的逃逸速度也越来越大。当恒心致密到逃逸速度大于光速时，一个黑洞就形成了。此时，即便是宇宙间运动速度最快的物质——光——也无法逃离黑洞了。
另外，宇宙中还有一些质量非常巨大的黑洞，他们位于星系和类星体的中心。比如我们银河系的中心就有一颗超大质量黑洞，它的质量是太阳的400万倍。这些黑洞的形成过程还不完全清晰。但不论是恒星质量黑洞，还是超大质量黑洞，从天文学角度来看，都与时空之门无关，它们不过是天体的一种极端存在形式。
在时空旅行的幻想中，还常常出现“虫洞”。虫洞被认为是有两个黑洞经“爱因斯坦-罗森桥”连接而成的。1935年爱因斯坦和罗森提出了爱因斯坦-罗森桥，但这一理论并没有提及桥两端所连接的时空具有何种关系。于是在科幻中，宇航员从一个黑洞进入另一个黑洞进入，会从另一个黑洞出去，这样就发生了时空旅行。但真实的情形是，到目前为止，天文学家在实际的观测中已经发现了不少黑洞的存在迹象，却从未有任何证据证明虫洞的存在。虫洞目前仅仅是数学上的结果，可能永远也只是数学上的结果。
此外还有另一种更为诡异的说法：黑洞可能与白洞相连，当一个人从黑洞进入后，可能由白洞出来。事实上，白洞也仅仅是数学上与黑洞相对的结果，在自然界中是否真的存在也很值得怀疑。而白洞与黑洞相连的说法就显得更加不可能了。退一万步说，假设真的有黑洞与白洞相连，那么当一个人投身黑洞，那么早在他从白洞“钻”出来之前，他已经在黑洞巨大的潮汐里的作用下被撕得粉碎了！
误传2：黑洞会把所有的天体都“吸”进去
连光都无法逃离黑洞的魔掌，更不用说其他物质了。不管是恒星还是行星，宇宙中的一切其他的天体最终都会被黑洞吸进去，我们银河系中心的超大质量黑洞最终会把整个星系都吃掉——这只是个时间问题，对吗？
不是这样的。事实上，黑洞不会“吸”任何东西。黑洞的引力与宇宙中其他天体的引力在性质上没有差别，对于远处的物体来说，黑洞的引力并不能把它们怎么样。假如我们的太阳系突然演化成了一个黑洞，那么这个黑洞并不会把太阳系中的大小行星统统吃掉。我们的地球仍会在现在的轨道上运行下去（严格说来，从长时间来看可能会有微小变化），唯一明显的变化就是天气会变得异常寒冷——因为缺少了阳光的温暖。
黑洞就像是水中的旋涡，只有当你离它太近的时候，它才会对你构成威胁。黑洞有一个“史瓦西半径”，只有当你越过了这个半径，你才会无法自拔地被黑洞“吸”进去。史瓦西半径可以从逃逸速度的方程中计算得到。在史瓦西半径以内，光都无法逃逸。我们的太阳的半径大约是70万千米。当太阳突然变成黑洞，太阳系中的大小行星全都会处于“安全线”之外。当然，我们的太阳是不会变成黑洞的，因为它的质量太小了。太阳最终会演化为一颗白矮星。那些经历一系列演化后中心质量在太阳的2.5倍以上的天体，才有可能演化为黑洞。
那么，为什么在史瓦西半径以内，黑洞的引力会极为强大呢？在数学上，一个物体所产生的引力可以被看作是集中于一点的。对于球体来说，这个点位于球心。当你站在地球表面，你距离球心是最近的，因而你感受到了地球所能带给你的最大的引力。假设某一天，地球开始向中心坍缩，那么站在地球表面的你就会随之移向地球的中心，也就是说你里地球中心越来越近，这时你就会感到自己越来越重，因为你受到的引力越来越大。但假如你没有随着地面移动，而是悬在原地不动，那么你便不会感到引力有何变化。黑洞是一种极端的情况，理论上，天体演化为黑洞时，原先的物质会坍缩到体积为零、密度为无穷大，其他物质能够非常接近原先天体中心，因而受到极为强大的引力作用。
误传3：黑洞的密度无穷大
在广义相对论中，黑洞中存在一个“奇点”，这个奇点的体积为零、密度为无穷大。任何物体跌入黑洞后，最终都会粉身碎骨地撞到奇点上。然而，奇点只是计算得来的产物，在真实的物理世界中，密度为无穷大的状态不应该出现。从量子辐射的角度来考虑，假如一个物体的密度为无穷大，那么它是无法长时间存在的，它会在眨眼间就消失。
实际上，从史瓦西半径的计算公式中很容易看出，黑洞的史瓦西半径的长度与黑洞的质量成正比。史瓦西半径给出了黑洞“视界”的大小，人们一般将视界之内的体积看作黑洞的体积。假如一个黑洞的质量是另一个的10倍。那么，前者的史瓦西半径的长度就是后者的10倍。进而可知，前者的体积是后者的1000倍。这时再计算密度就会发现，前者的密度是后者的1/100。由此可见，当黑洞的质量增加时，它的密度会迅速减小。
假如一个黑洞的质量与我们的太阳相当，那么它的密度就是100亿顿/立方厘米，这样大的密度简直难以想象。而对于星系中心的超大质量黑洞而言，它们的密度则可能比水还要小。有人计算，宇宙质量的黑洞的密度会小到10的-23次方克/立方米。
另一个有趣的现象是，超大质量黑洞在视界处的潮汐力可能并不大。一名宇航员如果飞向一个恒星质量的黑洞，那么他早在到达视界之前就会被撕裂；但如果他飞向一个超大质量黑洞，那么他有可能在越过视界后仍安然无恙。
误传4：实验室中产生的量子黑洞可能吃掉整个地球
在科学家业已发现的四种基本力（强力、电磁力、弱力、和引力）中，引力是最弱的力。目前有一些“怪异”的理论来解释这种现象。比如有理论认为，引力并不是本质上就很弱，但它之所以表现得弱，是因为它的力量传播到了一些看不到的维度中。在三维的世界中，当你把两件物体的距离拉近一半，那么它们的间的引力将变为原先的四倍；但如果在九维的情况下，当你把两件物体的距离拉近一半，它们间的引力将变为原先的256倍！这种理论意味着，假如我们的宇宙中存在一些看不到的小维度，那么在极小的距离上，引力可能会成为一种很强的力。再进一步，这可能意味着，在科学家的实验室中，机器可能会拥有制造量子黑洞的能量。
这种担心其实是多余的。每天，来自宇宙空间的高能粒子都在撞击地球。据计算，由此撞击出的小黑洞每天可能有100个。如果这些小黑洞能吃掉地球的话，那么地球早就不存在了。可是，这些小黑洞为什么无法对地球的安全造成威胁呢？
1970年，史蒂芬·霍金提出，黑洞是有辐射的，它们会有“蒸发”。黑洞的温度与它的质量成反比。一个黑洞的质量越小，它的温度就越高，“蒸发”过程也越快。实验室中制造出来的黑洞（如果能造出来的话），它们的温度可能就已经“蒸发”殆尽了。如果想让这样的黑洞存活下来，那么就必须使它周围的温度比它的温度还要高。要知道，即便是在太阳的中心，也是远远达不到这种温度的。
然而幻想中会有所不同。假设你有某种方法使量子黑洞周围的温度高于黑洞，那么黑洞就会慢慢长大。随着质量的增加，黑洞会逐渐冷却。待到黑洞冷却到一定程度，它会进入一种稳定的状态，最终你可以把它从原先的超高温环境中取出，为你所用。当然，也有一些科幻作家已经指出，假如这样的黑洞被不小心掉在了地上，那么它会一路吃到地心，最后整个地球都会完蛋。
下面回到现实。现在，欧洲核子中心正在建设“大型强子对撞机”，该对撞机最早有可能在2007年投入运行。该对撞机能够令粒子在极大的能量中碰撞，甚至模拟出宇宙大爆炸刚刚发生之后宇宙中的环境。该对撞机位于法国和瑞士的接壤之处，但请放心，即便它不小心制造出了黑洞，黑洞也不会吃掉法国或瑞士。
误传5：在掉进黑洞的过程中，我会看到宇宙命运在我眼前闪过
假如你乘着飞船向黑洞撞去，远处有一个你的喷够目送你，那么你的这个朋友将永远也看不到你越过视界的那一刻。因为在视界附近，由于引力的作用，时间的流动变得很慢，在你接近视界的过程中，你的飞船发出的光线需要越来越长的时间才能到达那位朋友的眼睛。在视界处，这个时长变为无穷大，你发出的光线永远也到达不了朋友的眼睛了。
那么，这是否意味着你需要无穷大的时间才会撞到奇点上，而你可以看到宇宙的命运在你眼前闪过呢？不是的。对你来说，你也许需要花费一些时间到达视界，但只要越过了视界，那么须臾之间你就会到达“万物的终结之处”。在你看来，时间并没有变慢。你的朋友所看到的只是某种假象，也许你早已撞上了奇点，但你的朋友所看到的景象还是你正在接近黑洞。
另一方面，实际上，在你不断接近时视界的过程中，你的飞船所发出的光线的波长会越来越长。对你的朋友来说，也许起初还可以看到你的飞船在光学波段的影象，然后光学波段看不到了，只好在红外波段看，后来红外波段也看不到了，只能在无线波段看，到了最后，光线的波长被红移到非常大的程度，你的朋友用什么仪器都看不到你了。
在跌入黑洞的过程中，你所能看到的仅仅是被扭曲了的宇宙景象，因为黑洞造成的时空弯曲可能会使外部传来的光线发生扭曲。即便是进入到视界以内，你仍然可以看到（当然，如果你还活着的话）外面的星光。因为光线可以进入黑洞，只是出不去。也许在你看来，星空会有些扭曲，但决不会看到宇宙的命运的“快进”版本。
参考资料：http://oceanfat.aa.topzj.com/viewthread.php?tid=83999&fpage=1
热心网友
时间：2024-11-28 17:59
热心网友
时间：2024-11-28 18:00
热心网友
时间：2024-11-28 18:01
黑洞的密度比夸克的密度还要大一个数量级,这是我计算出来的,不信可以找数据计算.
黑洞吸引物质后会被强大的吸引力撕裂成为比夸克还小的物质.
