黑洞！黑洞！

為了研究太空中看不見的光線，美國宇航局研制發射了高能的天文觀察系統。在其發回的X射線宇宙照片中，天文學家發現了最驚人的一幕：那些人們認為已經湮滅了的星體，依然能放射出比太陽這樣的恒星體更為強烈的宇宙射線。這證明了長久以來人們的一個大膽設想：宇宙中確實存在著看不見的“黑洞”。

什么是黑洞呢？要解釋這個問題，我們要先從萬有引力談起。

牛頓的萬有引力定律認為，地球和宇宙間的一切天體，都具有強大的相互吸引力，它們能牢牢地吸引住附近的一切物體。比如地球的引力吸引著地表的物質使之不能隨意地飛離地球；人們想要把人造衛星送上圍繞地球運行的軌道，至少要使發射的火箭有每秒鐘8千米的速度。如若不然，因為地球的引力，人造衛星就會被拉回地面，我們稱這個速度為第一宇宙速度；如果我們要把一只飛船送到火星上去，也就是說要讓飛船擺脫地球引力的控制，那么發射的火箭就要把速度提到每秒11千米，這個速度叫做第二宇宙速度，又被稱為天體的表面脫離速度。不同天體的表面脫離速度也不同，這與質量關系密切。比如說，月球的質量比地球小，表面脫離速度就比地球的表面脫離速度小很多；而太陽的質量比地球大許多倍，表面脫離速度就會相應大許多。

那么，人們不禁又要問：有沒有可能在宇宙中有這樣一些天體，它們的表面脫離速度能超過每秒30萬千米，比光速還要大？它自己的引力如此之大，以至于連它所發射的光都跑不出來？

1798年，法國天文學家拉普拉斯從牛頓力學出發，預言了宇宙中可能存在引力如此之大的大天體。他認為“宇宙中最明亮的天體，很可能我們根本就看不到它”。他大膽地假設說，如果有一個天體的密度或質量很大，達到了一個限度，這時它很可能是不可見的。因為光速也低于它的表面脫離速度，也就是說光無法離開它而最終到達我們這里。他的預測其實就是一種早期的黑洞理論。

近代以來，愛因斯坦發表了廣義相對論，越來越多的自然科學家從牛頓力學和廣義相對論出發，得出了類似結論，紛紛預言黑洞的存在。依據牛頓的萬有引力理論，科學家得出，一個球形的天體，一旦它的質量超過太陽質量的2倍，就可能引發“引力崩潰”。也就是說，它可能會向自己的中心引力坍縮，成為一個體積無限小、質量無限大的質點。依據愛因斯坦的廣義相對論，德國科學家史瓦西計算出了一個可能具備無窮大引力的天體半徑。他進一步闡述說，一個天體一旦半徑達到了這個大小，就很可能有無限大的引力，任何物質都不能從它那兒逃脫出來，只能被它吸引進去。即便光線速度極快，也“難逃噩運”。這個有能力把一切吸引住的地方，人們無法看到它，因而稱之為黑洞。

當今科學家們更加確切地定義了黑洞，他們認為黑洞是廣義相對論能夠預言的一種特殊天體。這種天體具有一個封閉的邊界稱為“視界”，這是它最基本的特征。視界的封閉也是相對而言的，外界的物質和輻射可以進入視界，而視界內的一切都無法逃逸到外面去。更簡單地說，黑洞不向外界發射和反射任何光線，人們根本沒辦法看到它，這就是黑洞之所以“黑”的原因；同時任何東西一旦進入其中，就再也出不來了。黑洞似乎永遠都處于饑餓的狀態，是個填不飽的“無底洞”，有人形象地把它叫做“星墳”。

人們已不再置疑是否有黑洞，科學家一直在尋找能說明黑洞存在的證據。黑洞本身是不能被直接觀測到的，但它有相當大的引力場，這就會影響附近天體的運動。于是人們找到了間接觀測黑洞的方法，那就是由附近天體的運動來推測黑洞的存在。如果有物質落向黑洞，當它接近但還沒有到達視界時，就會圍繞著黑洞外圍做高速旋轉，運動軌跡呈盤狀或喇叭狀，而且這些物質在高速旋轉時會因摩擦而產生高溫，同時釋放出強大的高能X射線。人們用儀器是可以探測到X射線的，所以這類高能輻射也成為科學家們尋找黑洞的重要線索。根據這一點，天文學家開始在浩瀚的宇宙中細細搜尋。終于，人們發現在天鵝座附近有奇特的強X射線源，這就是著名的“天鵝X-1射線源”，有一顆比太陽大20倍的亮星和它相互圍繞著旋轉。天文學家們估計，這個X射電源便是一個黑洞，而且這個黑洞大概擁有8倍太陽的質量。人們還估計，在一個名叫M87的橢圓星系的核心，存在著一個質量巨大的黑洞，而它甚至有90億倍太陽的質量。

從這些結果出發，科學家們大膽地做了更深一步的設想。他們認為，在整個宇宙中，普遍存在著黑洞，而且組成宇宙的主要天體很有可能就是黑洞。他們還進一步預言，在銀河系中心，很可能也存在著一個質量相當于500萬個太陽質量的巨大黑洞。正是由于它巨大的引力，才將成千上萬顆恒星吸引住，這些恒星和氣體的運行速度極快，而且都圍繞著銀河系中心旋轉，成為一個十分巨大的集合體，銀河系由此而成。

那么，是什么原因導致宇宙中黑洞的形成呢？有人認為，恒星到了晚年，耗盡全部的核燃料，由于自身引力會發生坍縮。如果坍縮物質的質量比太陽質量大3倍，那么最終的坍縮產物就是黑洞。此類黑洞的質量一般不會很大，不超過太陽質量的50倍。另外還有人認為，由于在星系或球狀星團的中心部分密集分布了很多恒星，以致于星與星之間極易發生大規模的碰撞，導致超大質量天體的坍縮，質量超過太陽1億倍的黑洞就這樣形成了。還有一種說法認為，也許是在宇宙大爆炸時，產生了極為強大的力量，一些物質被如此強的力量擠壓得非常緊密，于是產生了“原生黑洞”。

一旦證實了黑洞的普遍存在，宇宙的神秘甚至超乎我們的想象。我們知道宇宙仍處于不斷的擴張中，這是宇宙大爆炸的結果，爆炸中心的宇宙核仍是一切物質的來源。宇宙是否會在宇宙核的物質變得很稀薄時停止擴張？是否會因為各天體的自身引力而導致收縮？相對論的回答是肯定的，黑洞的存在部分地證實了相對論的判斷。也許宇宙不會消失在一個黑洞中，卻很可能會消失在幾百萬個黑洞中。因此，徹底地揭開黑洞之謎，還關系著人類對于宇宙歸宿的追問。