宇宙中的黑洞是什么

　　黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种密度无限大，体积无限小的天体，所有的物理定理遇到黑洞都会失效。
　　1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦引力场方程的一个真空解,这个解表明,如果将大量物质集中于空间一点,其周围会产生奇异的现象,即在质点周围存在一个界面——“视界”一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱.这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇巴德·惠勒（John Archibald Wheeler）命名为“黑洞”. “黑洞是时空曲率大到光都无法从其视界逃脱的天体”。
　　黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后，发生引力坍缩产生的。黑洞的质量极其巨大，而体积却十分微小，它产生的引力场极为强劲，以至于任何物质和辐射在进入到黑洞的一个事件视界（临界点）内，便再无法逃脱，甚至目前已知的传播速度最快的光（电磁波）也逃逸不出。 黑洞无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因高热而放出紫外线和X射线的“边缘讯息”，可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹取得位置以及质量。 科学家最新研究理论显示，当黑洞死亡时可能会变成一个“白洞”，它不像黑洞吞噬邻近所有物质，而是喷射之前黑洞捕获的所有物质。
　　如果要让地球成为一个黑洞，那么需要把地球压缩成一颗豌豆那么大。

宇宙就是包罗万有，一切已知的、未知的、能想象到的、还没想象到的所有的一切都在其中，因为宇宙最本质的特征就是两个字——无外。



上面我说的宇宙是最广义的概念，更狭义的概念是：排除主观想象、思想以外的所有已知和未知的客观事物的总和。



最狭义的宇宙的概念，也是物理上常使用的宇宙的概念是：一个完整的连续的无边界的时空流形以及与该流形相关联的所有物质、能量、应力（通过爱因斯坦场方程而相互联系），通常它不与别的流形（亦即别的宇宙）连通，特殊情况下可能通过虫洞一类的时空隧道与别的宇宙在一个很有限的时间内连通。



一个时空流形是可能自我封闭的——它虽无边界但体积却是有限的，这个时候它与黑洞有类似之处——所有东西都限制于其中，并且体积有限。但区别也是明显的——1）黑洞总有一个明显的边界（即视界），而封闭的宇宙时空流形却根本就没有边界（尽管这个宇宙的体积是有限的）；2）黑洞以外有物质落入其中是普遍的现象，黑洞也不真的只进不出，它也在不断向外输出质量（这就是著名的霍金辐射或黑洞的霍金蒸发），但封闭宇宙的物质进出却是极其罕见的（至今也未发现，仅停留在理论猜测阶段），而且也不像黑洞那样是相当直接的进出，它要通过奇异的虫洞一类的时空结构；3）封闭宇宙可以膨胀——增大体积，但它不像黑洞那样是由于增加了质量的缘故，宇宙的膨胀是由于有初始的大爆炸的向外冲的动能以及神秘的现在还不知其真实面目的暗能量（也有称其为宇宙常数）的斥力作用；4）黑洞内的所有物质总是朝着中心处的奇点（更复杂的奇环暂不考虑）加速运动，不存在相反方向的运动，而现实宇宙中的物质至少在局部上看却是各个方向的运动都有，不存在黑洞中的那种严格指向的运动。



一个时空流形当然也可能是平坦或开放的——它无边界且体积也是无限的，这个时候它与黑洞就更不像了。宇宙的时空流形到底是封闭还是开放，由其中物质（包括暗物质）、暗能量、初始动能的相对含量来决定。目前看来那个神秘的暗能量是起着主要作用的，而人类对它却知之甚少，所以说，探索宇宙奥秘之路远比我们原以为的还要更漫长。

黑洞
　　“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。
　　等恒星的半径小到一特定值（天文学上叫“史瓦西半径”）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”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。实际上黑洞真正是“隐形”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。
　　我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中子星形成的过程。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，直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度(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。
白洞
　　黑洞就象宇宙中的一个无底深渊，物质一旦掉进去，就再也逃不出来。根据我们熟悉的“矛盾”的观点，科学家们大胆地猜想到：宇宙中会不会也同时存在一种物质只出不进的“泉”呢？并给它取了个同黑洞相反的名字，叫“白洞”。
　　科学家们猜想：白洞也有一个与黑洞类似的封闭的边界，但与黑洞不同的是，白洞内部的物质和各种辐射只能经边界向边界外部运动，而白洞外部的物质和辐射却不能进入其内部。形象地说，白洞好象一个不断向外喷射物质和能量的源泉，它向外界提供物质和能量，却不吸收外部的物质和能量。
　　白洞到目前为止，还仅仅是科学家的猜想，还没有观察到任何能表明白洞可能存在的证据。在理论研究上也还没有重大突破。不过，最新的研究可能会得出一个令人兴奋的结论，即：“白洞”很可能就是“黑洞”本身！也就是说黑洞在这一端吸收物质，而在另一端则喷射物质，就像一个巨大的时空隧道。
　　科学家们最近证明了黑洞其实有可能向外发射能量。而根据现代物理理论，能量和质量是可以互相转化的。这就从理论上预言了“黑洞、白洞一体化”的可能。
　　要彻底弄清楚黑洞和白洞的奥秘，现在还为时过早。但是，科学家们每前进一点，所取得的成绩都让人激动不已。我们相信，打开宇宙之谜大门的钥匙就藏在黑洞和白洞神秘的身后。

爆炸后突然收缩

就是空间的一个洞

是一种特殊的天体

去了解一下地理吧

　　黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种密度无限大体积无限小的天体。黑洞的引力很大，使得视界内的逃逸速度大于光速。
　　黑洞无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因高热而放出和γ射线的“边缘讯息”，可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹取得位置以及质量。

黑洞是一种 引力 极强的天体，就连光也不能逃脱。当 恒星 的 史瓦西半径 小到一定程度时，就连垂直表面发射的光都无法 逃逸 了。这时恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的 无底洞 ，任何 物质 一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。由于黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直接观测到黑洞。然而，可以通过测量它对周围 天体 的作用和影响来间接观测或推测到它的存在。黑洞的产生过程类似于 中子星 的 产生 过程； 恒星 的核心在自身重力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 体，同时也压缩了内部的空间和时间。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。由于高质量而产生的力量，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。黑洞开始吞噬恒星的外壳，但黑洞并不能吞噬如此多的物质，黑洞会释放一部分物质，射出两道纯能量—— 伽马射线 爆。
　　也可以简单理解：通常恒星的最初只含 氢元素 ，恒星内部的氢 原子 时刻相互碰撞，发生 聚变 。由于 恒星质量 很大，聚变产生的能量与恒星 万有引力 抗衡，以维持 恒星结构 的稳定。由于聚变，氢原子内部结构最终发生改变，破裂并组成新的元素——氦元素。接着，氦原子也参与聚变，改变结构，生成锂元素。如此类推，按照 元素周期表 的顺序，会依次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成。直至铁元素生成，该恒星便会坍塌。这是由于铁元素相当稳定不能参与聚变，而铁元素存在于恒星内部，导致恒星内部不具有足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡，从而引发恒星坍塌，最终形成黑洞。说它“黑”，是指它就像 宇宙 中的无底洞，任何物质一旦掉进去，就再不能逃出。跟 白矮星 和中子星一样，黑洞 可能 也是由质量大于 太阳质量 好几倍以上的 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 ，直到最后形成体积无限小、密度无限大的 星体 。
　　物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积很无限小、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 ），质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”诞生了。

黑洞只是星星，质量超级大的中子星而已。之所以叫黑洞是因为质量大到连光都无法逃逸了。所以说黑洞的叫法比较夸张。

至于形成过程，是由于像太阳一样的氢气球，在聚变结束时候发生坍缩，继而星体压力增大，温度增高，然后发生氦聚变，当氦聚变快要结束时，又会发生锂聚变。当到最后聚变成铁时候，铁元素不发生聚变导致星球温度变冷张力减少，继续坍缩。最后星球的强大引力甚至把原子都挤压到很小的空间中，原子中的质子和电子逃离，只剩下高密度的中子组成的星球。这就称作黑洞

黑洞的引力强大到使空间发生扭曲甚至撕裂，星体附近的时间明显变慢，任何物体都无法逃离它的强大引力