​什么叫黑洞它有什么作用,什么是黑洞

什么叫黑洞它有什么作用,什么是黑洞

本文目录

1.什么是黑洞 2.宇宙中的黑洞到底是什么 3.十万个为什么:什么是黑洞 4.什么是黑洞

什么是黑洞

“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然。所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。 根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。 等恒星的半径小到一特定值（天文学上叫“史瓦西半径”）时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。实际上黑洞真正是“隐形”的，等一会儿我们会讲到。 那么，黑洞是怎样形成的呢？其实，跟白矮星和中子星一样，黑洞很可能也是由恒星演化而来的。 我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中子星形成的过程。当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。 质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算，中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值，那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。 这次，根据科学家的猜想，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度(史瓦西半径)，正象我们上面介绍的那样，巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。 与别的天体相比，黑洞是显得太特殊了。例如，黑洞有“隐身术”，人们无法直接观察到它，连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么，黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢？答案就是——弯曲的空间。我们都知道，光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲。这时候，光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。形象地讲，好像光本来是要走直线的，只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。 在地球上，由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围，空间的这种变形非常大。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以，我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样，这就是黑洞的隐身术。 更有趣的是，有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球，它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”，还同时看到它的侧面、甚至后背！ “黑洞”无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着，新的理论也不断地提出。不过，这些当代天体物理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。有兴趣的朋友可以去参考专门的论著。

宇宙中的黑洞到底是什么

黑洞是在宇宙中的一个黑暗的区域，黑洞是由很多质量很大的星球发生爆炸或者分裂之后再经过星球残骸的重力塌缩最后形成的一个东西。黑洞本身就是一个封闭的视界，很多靠近黑洞的物质都会被黑洞给吞噬掉，黑洞通过这样的方式维持自身的形态和能源，这也就导致了很多物质只能进入而不能够出来。

在宇宙中，当一个质量非常大的星体，它里边的能源耗尽了之后，就会发生类似于超新星的爆炸，这种爆炸之后，身体的残核的质量会比较高，而这种残骸它们会受自身重力的影响，而远离了爆炸之后的区域，剩下的残骸不受任何外力的影响或者重力影响的时候，它们就会慢慢的塌缩最后形成了黑洞。

我们都知道，目前发现的最快的速度可以说是光速，但是当光进入到黑洞之后，光很快的被黑洞的给吞噬掉，这也就是说明了黑洞中存在一种速度叫做黑洞吞噬速度，它的速度是大于光速的。这就导致了很多物质在靠近黑洞的时候，都会被黑洞迅速的给吞噬掉，而转化为自身的能量。

爱因斯坦曾经从相对论上面去解释了黑洞。爱因斯坦认为地球上的一些物体，它们都是有一定的重量的，当它们飞出地球的时候，它们就必须脱离地球的引力，而这些物体想要脱离地球的引力，就必须有更加强大的力量来支持着这个物体逃脱离开地球。这种力就像是黑洞的吞噬力一样，能够把其他的物体给抢占过来，化为自己的能量。

目前发现的黑洞它们的质量都是非常高的，即使是最小的黑洞，它的质量也是要比太阳的质量要高30倍左右。其实在宇宙中是存在有小质量的黑洞的，根据霍金的辐射理论，小黑洞在宇宙中是非常容易蒸发的，因为黑洞只有在不断的吞噬周边的物质，才能够保持它原有的形态，而小的黑洞没有这种吞噬万物的能力。

十万个为什么:什么是黑洞

黑洞是什么 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？ 黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程；恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩，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 为了理解黑洞的动力学和理解它们是怎样使内部的所有事物逃不出边界，我们需要讨论广义相对论。广义相对论是爱因斯坦创建的引力学说，适用于行星、恒星，也适用于黑洞。爱因斯坦在1916年提出来的这一学说，说明空间和时间是怎样因大质量物体的存在而发生畸变。简言之，广义相对论说物质弯曲了空间，而空间的弯曲又反过来影响穿越空间的物体的运动。 让我们看一看爱因斯坦的模型是怎样工作的。首先，考虑时间（空间的三维是长、宽、高）是现实世界中的第四维（虽然难于在平常的三个方向之外再画出一个方向，但我们可以尽力去想象）。其次，考虑时空是一张巨大的绷紧了的体操表演用的弹簧床的床面。 爱因斯坦的学说认为质量使时空弯曲。我们不妨在弹簧床的床面上放一块大石头来说明这一情景：石头的重量使得绷紧了的床面稍微下沉了一些，虽然弹簧床面基本上仍旧是平整的，但其中央仍稍有下凹。如果在弹簧床中央放置更多的石块，则将产生更大的效果，使床面下沉得更多。事实上，石头越多，弹簧床面弯曲得越厉害。 同样的道理，宇宙中的大质量物体会使宇宙结构发生畸变。正如10块石头比1块石头使弹簧床面弯曲得更厉害一样，质量比太阳大得多的天体比等于或小于一个太阳质量的天体使空间弯曲得厉害得多。 如果一个网球在一张绷紧了的平坦的弹簧床上滚动，它将沿直线前进。反之，如果它经过一个下凹的地方 ，则它的路径呈弧形。同理，天体穿行时空的平坦区域时继续沿直线前进，而那些穿越弯曲区域的天体将沿弯曲的轨迹前进。 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”。 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种实粒子，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，黑洞产生的同时，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。

什么是黑洞

黑洞正快速飞向地球

法国天文学家2002年11月19日证实，宇宙爆炸产生的一个黑洞目前正在以比其周围的星球高出四倍的速度穿过银河系，并且目前大致方向是朝着地球飞来，但距离地球至少还有6000光年，所以近期不会对地球构成威胁。

那么，什么是黑洞？它有什么样的特性？它对地球会产生怎样的威胁呢？在这一章，我将向您介绍黑洞——这一奇特的宇宙天体。

黑洞是什么

“黑洞”很容易让人望文生义地想像成一个“大黑窟窿”，其实不然。黑洞远没有那么简单。它是宇宙天体中的“个性一族”。

晴朗的夜晚人们遥望星空，那些亮晶晶的小星星看起来没有什么个性，它们存在的惟一证明只是它们的明亮。然而还有不发出亮光的星体，它们的意义更为重大。美国国家宇航局曾经发射了高能的天文观测系统，研究太空中看不见的光线。在发回的X射线宇宙照片中，最惊人的一幕是那些从前认为“消失”了的星体依旧放出强烈的宇宙射线，而且射线强度远远高于太阳这样的恒星体。这证明了长久以来一个怪异的设想：宇宙中存在着看不见的“黑洞”。

如前所说，黑洞是天体中的“个性一族”，它的性质不能用常规的观念思考，但是它的原理中学生都能接受。黑洞的形成需要一个必要条件：一个巨大的物体集中在一个极小的范围。而晚期的恒星恰巧具备了这个条件。当恒星能量衰竭时，高温的火焰不能抵消自身重力，逐渐向内聚合，原子收缩，恒星很快进入白矮星阶段，体积变小，亮度惊人。白矮星进一步内聚收缩，最后突然变成一个点，也就像太阳一样大的恒星突然收缩成了高尔夫球那么大，甚至“什么都没有”。在我们看来，也就是恒星消失了，而一个黑洞就这样诞生了。由于无限大的密度，崩坍了的星体具有不可思议的引力，附近的物质都可能被吸进去，甚至光线都不能逃脱——这是我们看不见它的原因。这个深不可测的洞，就很形象地被称为“黑洞”。科学家相信大多数星系的中心都有黑洞，包括我们身在其中的银河系。根据相对论，90％的宇宙都消失在黑洞里。所以一种更令人吃惊的说法是：“无限的黑洞乃是宇宙本身。”

那么，怎么才能在无际的太空中发现黑洞呢？天文学家利用光学望远镜和X射线观察装置密切地注视着几十个“双子”星座，它们的特别之处在于两个恒星大小相等，谁都不能俘获谁，继而互为轨道运转。如果其中一颗星发生不规则的轨道变化，亮度降低或消失，有可能就是因为附近产生了黑洞。

人类为探索黑洞付出了不懈的努力。最为成功的一次是在肯尼亚发射的第一颗X射线卫星观测系统，被称做“乌胡鲁”，在斯瓦希里语中是“自由”的意思。这个由美国国家宇航局（NASA）发射的装置，运行3个月就感到天鹅星座的异常。天鹅座X—1星发出的“无线电波”使得人们可以准确地测定它的位置。X—1星比太阳大20倍，离地球8000光年。研究表明这颗星的轨道发生了改变，原因在于它的看不见的邻居——一个有太阳5至10倍大的黑洞，围绕X—1旋转的周期是5天，它们之间的距离是1300万英里。这是人类确定的最早的一颗黑洞体。

自从哥白尼和伽利略以来，还没有一个关于宇宙的理论具有如此的革命性。黑洞的普遍性一旦证实，那么宇宙不仅比我们所想像得神秘，而且比我们所能想像得还要神秘。我们知道宇宙处于不断的扩张中，这是“宇宙核”初始爆炸的结果，宇宙核乃是一切物质的来源。当那里的物质越来越稀薄时，宇宙是否停止扩张？天体的巨大引力是否最终引起宇宙收缩？相对论回答：是的。黑洞的存在部分地证实了它的预言。即使宇宙不会消失在一个黑洞中，也可能会消失在几百万个黑洞中。另外，彻底揭开黑洞之谜，还意味着给予有关人类终极命运的思索一个明确的答案。

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