精华区文章阅读

发信人: Rg (Gardenia), 信区: Physics
标  题: 黑洞（转载）
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年11月26日19:26:13 星期一), 站内信件

来自中山大学bbs science版
                            黑洞
　　引力极强的地方，没有任何东西能从该处逃逸，甚至光线也不例外。黑洞可从
大质量恒星的“死亡”中产生，当一颗大质量恒星耗尽其内部的核燃料而抵达其演化
末态时，恒星就变成不稳定的并发生引力坍缩，死亡恒星的物质的重量会猛烈地沿四
面八方向内挤压，当引力大的无任何其他排斥力相对抗时，把恒星压成一个称为“奇
点”的孤立点。有关黑洞结构的细节可用爱因斯坦解释引力使空间弯曲和时钟变慢的
广义相对论来计算，奇点是黑洞的中心，在它周围引力极强，通常把黑洞的表面称为
视界，或叫事件地平，或者叫做“静止球状黑洞的史瓦西半径”，它是那些能够和遥
远事件相通的时空事件和那些因信号被强引力场捕获而不能传出去的时空事件之间的
边界。在事件地平之下，逃逸速度大于光速。
　　这是人类尚未观察证实的天体现象，但它被霍金等一些理论天文学家在数学模型
方面研究的相当完善。

                           黑洞的形成
　　如同古代的隐士一样，我们的宇宙中也有这样的隐居者，它们披着一层神秘的面
纱，关于它们的情况人们知之甚少。
　　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。
　　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？
   『诙吹牟汤嗨朴谥凶有堑牟蹋缓阈堑暮诵脑谧陨碇亓康淖饔孟卵杆?
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。
                            黑洞对周围时空的影响
　　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”。

                               黑洞不"黑"
　　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?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?，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。
                         黑洞探险
　　假设有宇航员去黑洞探险，你能想象会是什么情形吗？
　　首先，当宇航员靠近黑洞时，就会感受到强大的能量。当他的脚进入黑洞时，黑
洞内外的压力差就会将宇航员的身体拉伸的像一个威尔士人（威尔士人非常高）。如
果不幸的宇航员又碰到一个原子，那么他的身体在拉伸之后又将遭受重重的挤压。经
过拉伸和挤压后的宇航员看起来就像一根意大利面条。
　　因为宇航员进入黑洞会受到严重的伤害，所以我们还是送一个不怕挤压的机器人
去黑洞吧。为了更方便探险，我们为这个机器人装上一个时钟和光源。
　　机器人进入宇宙，我们会发现一个奇怪的现象。机器人反射的光的颜色在变，刚
开始看到机器人是蓝色的，逐渐地变成绿色、黄色的，在靠近黑洞时，则变成红色的
。
　　这是因为光由光子组成。光子有颜色，光子的颜色取决于能量的大小。不同能量
的光子，颜色不同。光谱学里，蓝色光、绿色光、黄色光、红色光的能量依次变小。
光子的能量减弱时，光的颜色就会发生改变。这就是为什么机器人的光会变，因为随
着它越来越靠近黑洞，光子的能量不断减少，光的颜色逐渐转换成低能量光的颜色。

　　当机器人到黑洞边缘时，光源发出的光开始变弱，只能靠红外线及超声波探测到
。而当再深入黑洞时，用任何仪器都难探测到了。
　　机器人到黑洞边缘时，时钟开始发生奇怪现象，根据爱因斯坦的相对论，时间在
引力异常区域会变慢，越靠近黑洞，时钟会越慢。但若有一个人带着这个时钟，他并
不会觉察到时钟变慢，对他来说可能一切还是正常的。
　　当到达黑洞的边缘时，时钟会完全停下来。看上去时间被冻结住了。这时，人也
许在一丝觉察，但他已被黑洞巨大的引力粘住，并以迅雷不及掩耳之势拖进黑洞中，
被挤压成密度无穷大的黑洞中的一部分。
　　因此，虽然宇航员能进行这样一种形式的时间旅行，但这是一种悲惨而毫无意义
的探险。

--
朋友，你有二三十岁了吧，这些年你一定碰到过你的梦中情人，
你很想得到她，可是你不敢;
我有一位朋友，他经验实足，只是最近在忙于追一个女孩子，
但只要你肯向他讨教，
他一定可以帮你解决这个问题....

※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.118.229.179]

Physics 版 (精华区)