晚上,人們看星星,月亮明亮,星星稀疏,或者星星滿天。那些小星星是“閃閃發(fā)光的水晶”。沒有個(gè)性可言。它們的存在唯一的證明就是閃爍和閃爍是明亮的。
天空中有更多的星星不發(fā)光。很難引起人們的注意。有些人甚至認(rèn)為那些星星消失了。但是對(duì)于黑洞的研究來說,它更具有意義。
美國(guó)宇航局發(fā)射了高頻高能天文觀測(cè)儀器,研究太空中被認(rèn)為消失的恒星和看不見的光。在返回的宇宙圖片中,令人驚奇的是,那些曾經(jīng)被認(rèn)為已經(jīng)“消失”的恒星仍然發(fā)出強(qiáng)大的宇宙射線,甚至比太陽等恒星還要強(qiáng)。
這證明了一個(gè)長(zhǎng)期以來令人難以忘懷的奇怪假設(shè):宇宙中存在著看不見的黑洞,它們吸收一些宇宙物質(zhì)和光。
黑洞的表現(xiàn)是驚人的,它不能用常識(shí)來思考,但它的原理非常簡(jiǎn)單,可以被具有基本物理知識(shí)的中學(xué)生所接受。黑洞實(shí)際上是一個(gè)非常致密的物體。它形成的必要條件是一個(gè)巨大的物體集中在一個(gè)很小的區(qū)域。
晚年的恒星正好有這樣的條件。當(dāng)恒星的能量耗盡時(shí),高溫火焰無法抵消自身的引力。牛頓定律起作用很快。所有的質(zhì)量逐漸向內(nèi)部聚攏,原子收縮。然后恒星進(jìn)入白色瘙癢階段。整顆恒星呈白色,亮度低,體積小,但密度極高。白矮星進(jìn)一步會(huì)聚,最后變異成一個(gè)點(diǎn)。整個(gè)過程不到一秒鐘。
在我們看來,恒星消失了,一個(gè)巨大的黑洞誕生了。這個(gè)深不可測(cè)的黑洞,我們稱之為黑洞。
科學(xué)家認(rèn)為,大多數(shù)星系的中心都有黑洞,包括我們賴以生存的銀河系。
黑洞里有什么
黑洞里有什么?由于不可能存在活著的目擊者,我們只能從理論上推測(cè)。
如果有一個(gè)勇敢的人,駕駛宇宙飛船去黑洞。他首先感到的是那無情而巨大的引力,從窗口向外望去,一個(gè)盤狀的圓盤,在周圍的星光下特別顯眼。更近一點(diǎn),來自遙遠(yuǎn)地平線的光線環(huán)繞著深不可測(cè)的黑洞,但光線繞著黑洞旋轉(zhuǎn),形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的光暈。
此時(shí),宇航員們返航已經(jīng)太晚了。巨大的引力把他拉到黑洞的中心。他頭和腳之間巨大的壓力差使他非常痛苦。就像坐在刑具平臺(tái)上一樣,漂浮在離地平線3000英里的地方,他被驚人的引力撕裂。
宇宙中有這么多黑洞,它們的成因和形式都一樣嗎?當(dāng)然不是。
根據(jù)黑洞的組成,我們可以把它分為兩類:一類是暗能量黑洞,另一類是物理黑洞。
暗能量黑洞主要由高速旋轉(zhuǎn)的巨大暗能量組成。然而,在它的內(nèi)部并沒有巨大的暗能量以接近光速的速度旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生巨大的魚的壓力來吞噬物體,從而形成一個(gè)黑洞。
我們可以簡(jiǎn)單地說,暗能量黑洞實(shí)際上是由于高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的巨大吸引力,就像河里的漩渦一樣。暗能量黑洞如此之大,以至于它們可以和太陽系一樣大。暗能量黑洞是星系形成的基礎(chǔ),也是星團(tuán)和星系團(tuán)形成的基礎(chǔ)。
一個(gè)物理黑洞是由一個(gè)或多個(gè)天體的崩塌形成的,具有巨大的質(zhì)量。當(dāng)物理黑洞的質(zhì)量等于或大于星系的質(zhì)量時(shí),我們稱之為奇異黑洞。與暗能量黑洞相比,物理黑洞非常小,甚至可以縮小到只有一個(gè)奇點(diǎn)的物理黑洞,也就是說,巨大的質(zhì)量集中在一個(gè)很小的點(diǎn)上,產(chǎn)生超密度,然后牽引和吞咽物體。
學(xué)術(shù)界還有一種說法:“無限大的黑洞就是宇宙本身”,根據(jù)廣義相對(duì)論,宇宙最終會(huì)消失在黑洞中,成為一個(gè)巨大的引力場(chǎng)。
探索黑洞的奧秘
近年來,人類在探索黑洞方面做出了不懈的努力,并取得了很多成果。
天文學(xué)家使用一些先進(jìn)的科學(xué)觀測(cè)設(shè)備,如光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和射線觀測(cè)設(shè)備。密切注視著幾十個(gè)雙子座星座。為什么選擇雙子座?因?yàn)殡p子座的兩顆恒星大小相同,它們不想相互捕獲,所以它們圍繞彼此運(yùn)行。如果其中一個(gè)黑洞的軌道不規(guī)則地改變,亮度降低或消失,很可能是附近產(chǎn)生了一個(gè)黑洞。
觀察黑洞最成功的嘗試之一是在肯尼亞發(fā)射了一個(gè)名為“Uhuru”的X射線衛(wèi)星觀測(cè)系統(tǒng)。該裝置在發(fā)射三個(gè)月后捕捉到天鵝座的異常情況。天鵝座x-1距離地球8000光年,其體積和質(zhì)量大約是太陽的兩倍。因?yàn)樗栽诎l(fā)射“無線電波”,人們可以準(zhǔn)確地確定它的位置。
研究表明,這顆明亮恒星的軌道發(fā)生了變化,因?yàn)樗碾[形鄰居黑洞的大小是太陽的5-10倍。黑洞圍繞x-1旋轉(zhuǎn)5天,它們之間的距離為1300萬英里。這是人類確認(rèn)的第一具黑洞尸體。
自從哥白尼和伽利略提出“日心說”以來,沒有一種關(guān)于宇宙的理論具有如此革命性和挑戰(zhàn)性。
一旦黑洞的普遍性得到證實(shí),宇宙不僅比我們想象的更加神秘,而且比我們想象的更加神秘。
我們知道宇宙仍在膨脹,這是“宇宙核心”最初爆炸的結(jié)果。宇宙的核心是一切物質(zhì)的來源。當(dāng)宇宙核心的物質(zhì)變得越來越稀薄時(shí),宇宙是否會(huì)停止膨脹,天體的巨大引力最終會(huì)導(dǎo)致宇宙迅速收縮?廣義相對(duì)論回答說:“是的!”
黑洞的存在部分地證實(shí)了它的預(yù)測(cè)。即使宇宙沒有消失在黑洞中,它也可能消失在數(shù)百萬個(gè)黑洞中。所以說“無限黑洞就是宇宙本身”在某種程度上是正確的。
同時(shí),徹底解開黑洞之謎,意味著人類終極命運(yùn)的思考將有一個(gè)清晰的答案。
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