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【黑洞的產(chǎn)生】 黑洞的產(chǎn)生過程類似于中子星的產(chǎn)生過程；恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收縮，發(fā)生強(qiáng)力爆炸。當(dāng)核心中所有的物質(zhì)都變成中子時收縮過程立即停止，被壓縮成一個密實的星球。但在黑洞情況下，由于恒星核心的質(zhì)量大到使收縮過程無休止地進(jìn)行下去，中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末，剩下來的是一個密度高到難以想象的物質(zhì)。任何靠近它的物體都會被它吸進(jìn)去，黑洞就變得像真空吸塵器一樣． 亦可以簡單理解：通常恒星的最初只含氫元素，恒星內(nèi)部的氫原子時刻相互碰撞，發(fā)生裂變、聚變。由于恒星質(zhì)量很大，裂變與聚變產(chǎn)生的能量與恒星萬有引力抗衡，以維持恒星結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。由于裂變與聚變，氫原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)最終發(fā)生改變，破裂并組成新的元素——氦元素。接著，氦原子也參與裂變與聚變，改變結(jié)構(gòu)，生成鋰元素。如此類推，按照元素周期表的順序，會依次有鈹元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成。直至鐵元素生成，該恒星便會坍塌。這是由于鐵元素相當(dāng)穩(wěn)定不能參與裂變或聚變，而鐵元素存在于恒星內(nèi)部，導(dǎo)致恒星內(nèi)部不具有足夠的能量與質(zhì)量巨大的恒星的萬有引力抗衡，從而引發(fā)恒星坍塌，最終形成黑洞。 跟白矮星和中子星一樣，黑洞很可能也是由質(zhì)量大于太陽質(zhì)量20倍的恒星演化而來的。 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(jìn)軍，直至成為一個體積很小、密度趨向很大。而當(dāng)它的半徑一旦收縮到一定程度(一定小于史瓦西半徑），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。 根據(jù)科學(xué)家計算,一個物體要有每秒種7.9公里的速度,就可以不被地球的引力拉回到地面,而在空中饒著地球轉(zhuǎn)圈子了.這個速度,叫第一宇宙速度.如果要想完全擺脫地球引力的束縛,到別的行星上去,至少要有11.2km/s的速度,這個速度,叫第二宇宙速度.也可以叫逃脫速度.這個結(jié)果是按照地球的質(zhì)量和半徑的大小算出來的.就是說,一個物體要從地面上逃脫出去,起碼要有這么大的速度。可是對于別的天體來說,從它們的表面上逃脫出去所需要的速度就不一定也是這么大了。一個天體的質(zhì)量越是大,半徑越是小,要擺脫它的引力就越困難,從它上面逃脫所需要的速度也就越大. 按照這個道理,我們就可以這樣來想:可能有這么一種天體,它的質(zhì)量很大，而半徑又很小,使得從它上面逃脫的速度達(dá)到了光的速度那么大。也就是說,這個天體的引力強(qiáng)極了,連每秒鐘三十萬公里的光都被它的引力拉住，跑不出來了。既然這個天體的光跑不出來,我們?nèi)徽劸涂床灰娝?所以它就是黑的了。光是宇宙中跑得最快的，任何物質(zhì)運動的速度都不可能超過光速.既然光不能從這種天體上跑出來,當(dāng)然任何別的物質(zhì)也就休想跑出來.一切東西只要被吸了進(jìn)去，就不能再出來，就象掉進(jìn)了無底洞,這樣一種天體，人們就把它叫做黑洞. 我們知道，太陽現(xiàn)在的半徑是七十萬公里。假如它變成一個黑洞,半徑就的大大縮小.縮到多少?只能有三公里.地球就更可憐了,它現(xiàn)在半徑是六千多公里.假如變成黑洞，半徑就的縮小到只有幾毫米.那里會有這么大的壓縮機(jī)，能把太陽地球縮小的這么!這簡直象《天方夜譚》里的神話故事,黑洞這東西實在太離奇古怪了。但是，上面說的這些可不是憑空想象出來的,而是根據(jù)嚴(yán)格的科學(xué)理論的出來的.原來,黑洞也是由晚年的恒星變成的,象質(zhì)量比較小的恒星,到了晚年，會變成白矮星；質(zhì)量比較大的會形成中子星.現(xiàn)在我們再加一句,質(zhì)量更大的恒星,到了晚年，最后就會變成黑洞.所以，總結(jié)起來說,白矮星中子星和黑洞,就是晚年恒星的三種變化結(jié)果. 現(xiàn)在,白矮星已經(jīng)找到了，中子星也找到了，黑洞找到?jīng)]有?也應(yīng)該找到的.主要因為黑洞是黑的，要找到它們實在是很困難。特別是那些單個的黑洞，我們現(xiàn)在簡直毫無辦法。有一種情況下的黑洞比較有希望找到，那就是雙星里的黑洞. 雙星就是兩顆互相饒著轉(zhuǎn)的恒星.雖然我們看不見黑洞，但卻能從那顆看的見的恒星的運動路線分析出來.這是什么道理呢?因為,雙星中的每一個星都是沿著橢圓形路線運動的,而單顆的恒星不是這樣運動。如果我們看到天空中有顆恒星在沿橢圓形路線運動,卻看不到它的'同伴',那就值得仔細(xì)研究了。我們可以把那顆星走的橢圓的大小，走完一圈用的時間，都測量出來.有了這些，就可以算出來那個看不見的'同伴'的質(zhì)量有多大。如果算出來質(zhì)量很大，超過中子星能有的質(zhì)量，那就可以進(jìn)一步證明它是個黑洞了。 在天鵝星座，有一對雙星，名叫天鵝座X-1.這對雙星中，一顆是看的見的亮星,另一顆卻看不見.根據(jù)那可亮星的運動路線.可以算出來它的'同伴'的質(zhì)量很大,至少有太陽質(zhì)量的五倍.這么大的質(zhì)量是任何中子星都不可能有的.當(dāng)然，除這些以外還有別的證據(jù)。所以,基本上可以肯定，天鵝座X-1中那個看不見的天體就是一個黑洞.這是人類找到的第一個黑洞。 另外,還發(fā)現(xiàn)有幾對雙星的特征也跟天鵝座X-1很相似，它們里面也有可能有黑洞。科學(xué)家正對它們作進(jìn)一步的研究. “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(qiáng)，就連光也不能逃脫出來。 【黑洞與蟲洞】 據(jù)最新的研究聲稱，科學(xué)家認(rèn)為黑洞可能是通往其他宇宙的蟲洞。如果這一理論是正確的，將會有助于解釋例如黑洞信息悖論等量子難題，不過批評家指出這也會產(chǎn)生新的問題，例如蟲洞是怎么形成的等等。
黑洞是一種擁有強(qiáng)大引力的物體，任何物體——即便是光——在進(jìn)入其事件邊界之后都不能逃逸出來。根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論，黑洞可以由任何物質(zhì)形成，只要能夠坍縮到足夠小的空間內(nèi)。
盡管黑洞不能被直接看到，天文學(xué)家還是通過觀察周圍物質(zhì)的環(huán)繞情況，推斷出一些黑洞的位置。不過來自巴黎Bures-sur-Yvette地區(qū)法國高等科學(xué)研究所(Institut des Hautes Etudes Scientifiques)的物理學(xué)家Thibault Damour和來自德國Bremen國際大學(xué)的Sergey Solodukhin提出一個新的觀點，即這些所謂的黑洞其實就是蟲洞。 蟲洞是連接時空架構(gòu)中兩個不同地方的彎曲通道。如果你把宇宙想象為一個二維的紙張，蟲洞就是連接這張紙片和另一張紙片的小通道。實際上這一理論認(rèn)為，蟲洞；連向的是一個擁有自己星星、星系等的另一個宇宙。 引起空間扭曲的小球在我們?nèi)S世界的例子就是黑洞。黑洞事實上是存在于四維空間的一種現(xiàn)象，或者說，黑洞是連接三維世界與四維空間的通道（當(dāng)然在下絕不是說“如果誰要去四維空間，就請往黑洞走”，那樣只會“死無全尸”而已）。我們有可能通過對黑洞的深入研究，找到克服四維空間的辦法，那樣的話，瓦普跳躍飛行就不再是夢想了。 現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)證實，黑洞的存在確實會令周圍的空間極度扭曲。根據(jù)廣義相對論，光線在正常的空間里以直線傳播，但當(dāng)空間扭曲時，光線會隨著空間扭曲的方向而扭曲。如果能給一束射進(jìn)黑洞的光線拍照的話，我們就會發(fā)現(xiàn)，光線呈螺旋形指向黑洞中心，因為黑洞的巨大質(zhì)量已使周圍的空間扭曲得不成形了。 |
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