什么是黑洞

“黑洞”，又稱“墳星”，是天文學名詞。按照現代恒星演化理論，當一顆大質量的恒星在核燃燒的燃料耗盡時，逐漸轉入收縮（超新星爆發之后恒星就會急劇坍縮），當恒星迅速坍縮時，物體快速向中心墜落。隨著星體坍縮，星體本身的引力會變得越來越強。據測算，從1.5倍引力半徑開始坍縮算起，星體百分之一秒后就完全消失了，最終變成一個連光線也無法逃逸的黑洞。這是因為它那極其強大的引力場所致。不僅如此，黑洞強大的引力場還能完全摧毀其內部的一切物體，故黑洞內部不存在任何物質，這在科學界被戲稱為“黑洞無毛定理”。正因為如此，人們將它戲稱為宇宙中“最自私”的天體。

天文學家經過研究，認為宇宙中的黑洞具有不同的質量和大小。如果從半徑70萬千米的太陽表面發射一艘宇宙飛船，它要想徹底“逃離”太陽的引力，其發射的初速至少要達到每秒618千米。如果太陽不斷地收縮，它的物質密度會隨之變得越來越大，其半徑則不斷變小。這時，太陽表面有越來越強的引力場，其逃逸速度也必須變得越來越快。倘若太陽縮成一個半徑僅為3千米的球體，隨著引力強度增大，其逃逸速度就會達到甚至超過每秒30萬千米的光速。這樣，太陽也就變成了一個黑洞，連光也無法從其中逃離。

此外，“黑洞”還有一個基本特征，那就是它具有一個封閉的“視界”。外界的物質和輻射可以進入視界，而這些物質和輻射一旦進入視界，就再也無法跑出來。英國劍橋大學的著名物理學家霍金提出：黑洞在形成之初，其視界的形狀既不穩定，又無規則，零點幾秒過后，視界就成為一種恒定不變的規則形狀。如果黑洞是不旋轉的球對稱形，則視面為球面；若是旋轉軸對稱形，則視面的兩極較扁，形似地球，黑洞的角動量和質量決定其扁的程度。科學家指出，角動量、質量和電荷這三個量可用來描述“黑洞”的所有性質。

雖然科學家們無法直接觀測到黑洞，但他們根據自己對“黑洞”的理論分析，都可以通過其附近天體的運動變化，推測前者是否有存在的可能。另外，當物質在接近而尚未抵達黑洞的視界時，它們會形似喇叭狀或盤狀，在黑洞外圍高速旋轉，并因摩擦而產生高溫，會有強大的高能X射線從其中釋放出來。所以，人類可以通過探測X射線來獲得黑洞存在的重要線索。在一次探測實驗中，有一種奇特的強X射線源被天文學家在天鵝座附近發現，后來這種射線源被命名為“天鵝X-1射線源”。一顆大小是太陽20倍的亮星與之彼此圍繞著旋轉，所以由此可估計這個黑洞的質量要比太陽大8倍。另外，一個名叫M87的橢圓星系也被科學家觀測到，其附近很有可能有一個更加巨大的黑洞，質量大約是太陽的90億倍。“黑洞”很有可能存在于宇宙中的關鍵天體，這種觀點得到了許多天文學家的認同。一些天文學家推斷，在我們的銀河系中存在一個質量相當于500萬個太陽質量的巨大“黑洞”，引力足以吸引成千上萬顆恒星，這些在銀河系周圍飛速旋轉的恒星和氣體，形成一個龐大的整體，從而構成了浩瀚無邊的銀河系。

因此弄清宇宙的結構、天體的起源等一系列大問題，對深入研究“黑洞”非常有必要。

雖然，神秘莫測的“黑洞”至今對人類仍然是一個難解之謎，但是，隨著科學技術的進步，人類終將在不久的將來解開這一宇宙之謎。

黑洞的構造

所有的黑洞基本結構相同，中心的奇點部分被一個不可見的邊界圍著，我們稱它為“視界”，沒有東西可以從里面逃出來。視界的尺碼叫史瓦西半徑，它的名字得自于一個認識到它重要性的物理學家。旋轉的黑洞就更復雜了。