发现黑洞

“黑洞”这个名字，总是令人遐想联翩。很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，那么，究竟什么是“黑洞”?武汉科技馆“发现黑洞”将告诉你答案。

这个名字的第一个字“黑”，表明它不会向外界发射或反射任何光线，也不会发射或反射其他形式的电磁波——无论是波长最长的无线电波还是波长最短的γ射线。因此人们无法看见它，它绝对是“黑”的。第二个字“洞”，说的是任何东西只要一进入它的边界，就休想再溜出去了，它就像一个真正的“无底洞”。

就连光也不能逃脱，实际上黑洞真正是“隐形”的。

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。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。1970年，美国的“自由”号人造卫星发现了与其他射线源不同的天鹅座X-1，位于天鹅座X-1上的是一个比太阳重30多倍的巨大蓝色星球，该星球被一个重约10个太阳的看不见的物体牵引着。天文学家一致认为这个物体就是黑洞，它就是人类发现的第一个黑洞。

在很多影视作品中，往往把黑洞塑造成一个能瞬间跨越巨大空间的门，或者说“虫洞”。如果黑洞要是一个门，你认为它是什么门?通向哪?有一种说法是虫洞连接着黑洞与白洞，进入黑洞的物体会穿过虫洞从白洞出去，但目前没有具体证据或者计算结果来支持这一说法，甚至人类也没有观测到虫洞与白洞的存在。事实上，黑洞作为一个天体，它由宇宙物质组成的，至于具体是什么物质，由于黑洞形成的过程中连夸克都被压碎，所以目前为止并不清楚组成黑洞的物质。黑洞这种物质的引力非常强，根据爱因斯坦的引力理论(广义相对论)，引力的实质是时空的弯曲，时空弯曲程度越强，引力越强。所以黑洞强大的引力是由于它极大程度地弯曲了周围的时空，弯曲到什么程度呢，形象的描述一下，它可能把时空都给垂直了起来，所以光也只能围着它旋转，但逃不出去。

“发现黑洞”展项触摸屏设置了两个按钮：“了解黑洞”和“发现黑洞”。观众点击“了解黑洞”，可以看到一段精彩的影片。点击“发现黑洞”可以通过图文了解星系中的大、小型黑洞及超新星爆发出现黑洞各个方面的内容。超巨质量黑洞：可以在所有已知星系中心发现其踪迹。质量据说是太阳的数百万至数十亿倍；小质量黑洞：质量为太阳质量的10至20倍，即超新星爆炸以后所留下的核心质量是太阳的3至15倍就会形成黑洞；中型黑洞：推论是由小质量黑洞合并形成，最后则变成超巨质量黑洞。中型黑洞是否真实存在仍然存疑。

由于黑洞的密度极大，根据公式我们可以知道密度=质量/体积，为了让黑洞密度无限大，那就说明黑洞的体积要无限小，然后质量要无限大，这样才能成为黑洞。黑洞是由一些恒星“灭亡”后所形成的死星，它的质量极大，体积极小。但黑洞也有灭亡的那天，按照霍金的理论，在量子物理中，有一种名为“隧道效应”的现象，即一个粒子的场强分布虽然尽可能让能量低的地方较强，但即使在能量相当高的地方，场强仍会有分布，对于黑洞的边界来说，这就是一堵能量相当高的势垒，但是粒子仍有可能出去。

霍金还证明，每个黑洞都有一定的温度，而且温度的高低与黑洞的质量成反比例。也就是说，大黑洞温度低，蒸发也微弱；小黑洞的温度高蒸发也强烈，类似剧烈的爆发。相当于一个太阳质量的黑洞，大约要1后面66个0年才能蒸发殆尽；相当于一颗小行星质量的黑洞会在1小数点后面21个0加1012秒内蒸发得干干净净。

作者:刘阳 武汉科技馆