另一个是反宇宙,什么的宇宙

科学家总是提出宇宙的黑洞，那么宇宙的黑洞到底是什么呢？♣黑洞很容易让人望文生义的，想象成一个大黑窟窿，其实不然，所谓的黑洞并不是人们理解的那样。黑洞是怎么形成的呢?一开始,有一颗很大的恒星,通常有二十个太阳质量那么重,它燃烧到最后,抛射出大量的物质,总有一部分抛射不出去,这部分的物质在万有引力的作用下持续变小,一直小到十几千米、二十几千米或者三十几千米的尺寸,这样一来,就形成黑洞了,所以,在宇宙中,像恒星一样质量的黑洞比比皆是。

科学家总是提出宇宙的黑洞，那么宇宙的黑洞到底是什么呢？

科学家总是提出宇宙的黑洞，那么宇宙的黑洞到底是什么呢？♣黑洞很容易让人望文生义的，想象成一个大黑窟窿，其实不然，所谓的黑洞并不是人们理解的那样。通俗易懂得理解，当一个超大质量恒星死亡时，由重力崩溃而发生超新星爆炸。强大的压力使物质结构发生巨大变化，通过不断的压缩，最终留下一个小而致密的核心。如果核心的质量是太阳质量的3倍以上，最终它会成为一个黑洞。

黑洞是大家非常熟悉的话题,不仅在科幻小说中经 常会出现关于黑洞的内容,在日常生活里我们也会时不时地聊聊黑洞。黑洞在地球上并不存在,当然如果存在的话是非常可怕的。在《星际穿越》里面,我们看到一个视觉上的黑洞,那个黑洞很大,如果我记得没错的话,它的质量应该有一百亿个太阳那么大。今天我们就聊聊关于黑洞的一些问题,第一个问题就是黑洞到底是怎么形成的?第二个问题就是人类可以制造黑洞吗?第三个问题就是黑洞到底长什么样子?我们能不能看到黑洞?在《星际穿越》里面,我们看到了虫洞, 那么虫洞跟黑洞的关系是什么样的呢?这个问题我们也将在这里尝试回答。

黑洞到底是怎么形成的?黑洞是什么?其实,在几个世纪以前, 法国物理学家拉普拉斯就预言过黑洞,他的根据是牛顿的万有引力理论。我们知道,在地球上我们能够感受到自己的重量,这是地球对我们产生的万有引力。我们要想逃出地球,就必须以所谓的第二宇宙速度, 也就是每秒十几千米,才能逃离地球的引力。速度跟引力之间有个关系,速度越大,才能克服越大的引力。

同样,要想从太阳表面逃离太阳, 就要有更快的速度。那么,我们要想从地球逃出太阳系,就要达到第三字宙速度。如果引力变得越来越大,那么逃离的速度就要越来越快, 快到最后有可能达到了光速,因为光是世界上速度最快的东西,每秒 30万千米。达到了光速,才能克服这个巨大的引力,才能逃出去。如果这引力再大,连光速都逃不出去了,那么这个世界上就再也没有一个物体可以逃出黑洞,逃出万有引力,就像拉普拉斯当年想象的那样: 如果把一个天体的质量增大到一定程度,就再也逃不出去了。

但是,这并不意味着质量大到一定程度就会变成黑洞,比如银河系质量很大,它有上千亿个太阳甚至是几千亿个太阳那么重,其中还包含质量更重的暗物质,但银河系并不是黑洞,因为银河系太大了, 无法形成黑洞。这是为什么呢?因为仅仅满足质量和引力方面的条件 是不够的,还要满足尺寸方面的条件,尺寸小,万有引力才大。我们知道牛顿的万有引力定律,其中既包含了质量条件,也包含了尺寸条件, 万有引力的大小跟尺寸大小的平方成反比,我们计算一下就可以知道黑洞在什么样的情况下才能形成。

举个例子,太阳不是黑洞,它的表面温度高达6000摄氏度,我们自然无法在太阳上生活。现在我们假设对这个温度忽略不计,即便如此,人在太阳上面也很难生活,因为太阳的万有引力太大了,我们人类到了那里会感觉重量太重了,就连弯着腰、弓着背都站不住。太阳的质量相当于地球的几十万倍,如果我们把太阳的尺寸压缩到直径3千米左右,那么,这时候大阳表面的 引力就强大到连光都逃不出去,黑洞就形成了。

美国的我们前面提到过LIGO团队探测到两个黑洞合并辐射引力波,这些引力波的形成需要两个条件:一是质量足够巨大,二是黑洞比较小。只有足够小的黑洞才具有强大的万有引力,才能产生强大的引力波。在宇宙中,通常是十几个太阳质量的黑洞比较多,为什么是这样呢?这里又要谈到黑洞是怎么形成的问题了。黑洞是怎么形成的呢?一开始,有一颗很大的恒星,通常有二十个太阳质量那么重,它燃烧到最后,抛射出大量的物质,但是总有一部分抛射不出去,这部分的物质在万有引力的作用下持续变小,一直小到十几千米、二十几千米 或者三十几千米的尺寸,这样一来,就形成黑洞了,所以,在宇宙中, 像恒星一样质量的黑洞比比皆是。

LIGO团队探测到的是两个黑洞在一起,当然,单黑洞就更多了,但单黑洞本身并不辐射引力波,所以LIGO团队探测引力波的方式无法直接看到单黑的洞,但是单黑洞应当比双黑洞更多,因为它更常见。比如说两颗恒星绕在一起转,每颗恒 星都会坍缩成黑洞,这样就是双黑洞,它的概率当然远远小于单独一颗恒星燃烧到最后坍缩成黑洞。

恒星级的黑洞可以通过间接的手段探测到,其实人类已经通过间接手段探测到了很多这样的黑洞。银河系中间有一个超级黑洞,它比恒星大很多,有几十万个太阳质量那么重。它是怎样被发现的呢?因为在黑洞边上有恒星,有分子云, 还有其他一些东西。这些东西受到黑洞强大的万有引力的影响,有时候就直接掉下去了,有时候运动速度变得越来越快,物质电荷之间发生相互加速,这样一来就会辐射电磁波,我们就可以通过这些电磁波发现黑洞的位置。

在《星际穿越》里面,出现过这种视觉效果的一个巨大的黑洞,这个黑洞外面有一些亮环,这些亮环就是这个巨大的黑洞边上的一些分子等东西。它们绕着黑洞转动,速度越来越快,当然 也就变得越来越亮,形成了我们可以看到的那些亮环,人类就是通过 这种方式发现黑洞的。银河系中间的这个超级黑洞并不是最大的黑洞。在很遥远的地方, 人类还发现了一些比这个超级黑洞大很多的黑洞,最大的可以达到几百亿个太阳质量,这就接近整个银河系的大小了。

有的甚至是上千亿个太阳质量的黑洞,而且天文学家通过观测,发现几乎所有的星系中间必有一个超级黑洞。星系是什么概念呢?星系就是由干亿个、数千亿个甚至上万亿个恒星形成的一个集团,就像银河系一样。这些星系中间的超级黑洞小的像是银河系中间的几十万个太阳质量,大的像上百亿个太阳质量。还有我们经常会听说“活动星系核”这个词,这样的名词太抽象,说白了就是星系中间的巨大黑洞,它的万有引力爆发出巨大的能量,我们把它叫作活动星系核。

所以,实际上天文学家对黑洞是非常熟悉的,因为它无所不在,除了很多很多恒星级的黑洞,几乎每个星系里面都有 巨大的黑洞。那么,人类能不能制造黑洞?到目前为止,人类还没有能力把物质压缩到变成一个黑洞。如果到了那一天,人类将进入一种超级文明。虽然我们现在无法做到,但是我们可以想象,我们总可以理想化,把一团物质不断压缩至更小的空间中去,形成黑洞。

就像前面说的,如 果我们想象把太阳压进3000千米直径的圆球里面,它就形成黑洞了。由于太阳的质量不够大,而且大家都知道太阳的寿命,太阳在50亿年以后会形成红巨星,因此它不会通过万有引力自身燃烧到最后形成黑洞。但我们可以在想象中把它变成黑洞。那么地球呢?根据我们的计算, 把地球压进直径大概1厘米的圆球里面,也就是像花生米那样大小的一个空间里面,它才会形成黑洞,这是不可思议的,因为我们知道地 球的重量是3个亿,要把它压缩成一个花生米大小根本无法实现,可见黑洞是非常难以制造的。

那么黑洞长什么样子呢?坦率地说,我们没有办法严格定义黑洞 长什么样,因为它的光跑不出来,它是漆黑一片的。我们前面说过, 天文学家还是能探测到黑洞的,为什么呢?因为自然形成的黑洞都是通过天体的活动形成的,因此在它周围必然有一些东西,这些东西受到黑洞的影响,会发生变化,比如发光,辐射,辐射出比光更高的x射线,也有比光更低的电磁波,也就是射电,通过这样的东西,我们就可以探测到黑的洞。