按照黑洞定義，它不能發(fā)出光，我們何以希望能檢測到它呢？這有點(diǎn)像在煤庫里找黑貓。慶幸的是，有一種辦法。正如約翰·米歇爾在他1783年的先驅(qū)性論文中指出的，黑洞仍然將它的引力作用到它周圍的物體上。天文學(xué)家觀測了許多系統(tǒng)，在這些系統(tǒng)中，兩顆恒星由于相互之間的引力吸引而互相圍繞著運(yùn)動。他們還看到了，其中只有一顆可見的恒星繞著另一顆看不見的伴星運(yùn)動的系統(tǒng)。人們當(dāng)然不能立即得出結(jié)論說，這伴星即為黑洞——它可能僅僅是一顆太暗以至于看不見的恒星而已。
還有其他不用黑洞來解釋天鵝X－1的模型，但所有這些都相當(dāng)牽強(qiáng)附會。黑洞看來是對這一觀測的僅有的真正自然的解釋。盡管如此，我和
加州理工學(xué)院的基帕.索恩打賭說，天鵝X－1不包含一個黑洞！這對我而言是一個保險的形式。我對黑洞作了許多研究，如果發(fā)現(xiàn)黑洞不存在，則這一切都成為徒勞。但在這種情形下，我將得到贏得打賭的安慰，他要給我4年的雜志《私人眼睛》。如果黑洞確實(shí)存在，基帕.索思將得到1年的《閣樓》。我們在1975年打賭時，大家80％斷定，天鵝座是一黑洞。迄今，我可以講大約95％是肯定的，但輸贏最終尚未見分曉。
現(xiàn)在，在我們的星系中和鄰近兩個名叫
麥哲倫星云的星系中，還有幾個類似天鵝X－1的黑洞的證據(jù)。然而，幾乎可以肯定，黑洞的數(shù)量比這多得太多了！在宇宙的漫長歷史中，很多恒星應(yīng)該已經(jīng)燒盡了它們的核燃料并坍縮了。黑洞的數(shù)目甚至比可見恒星的數(shù)目要大得相當(dāng)多。單就我們的星系中，大約總共有1千億顆可見恒星。這樣巨大數(shù)量的黑洞的額外引力就能解釋為何目前我們星系具有如此的轉(zhuǎn)動速率，單是可見恒星的質(zhì)量是不足夠的。我們還有某些證據(jù)說明，在我們星系的中心有大得多的黑洞，其質(zhì)量大約是太陽的10萬倍。星系中的恒星若十分靠近這個黑洞時，作用在它的近端和遠(yuǎn)端上的引力之差或潮汐力會將其撕開，它們的遺骸以及其他恒星所拋出的氣體將落到黑洞上去。正如同在天鵝X－1情形那樣，氣體將以螺旋形軌道向里運(yùn)動并被加熱，雖然不如天鵝X－1那種程度會熱到發(fā)出X射線，但是它可以用來說明星系中心觀測到的非常緊致的射電和紅外線源。
人們認(rèn)為，在類星體的中心黑洞，其質(zhì)量大約為太陽的1億倍。落入此超重的黑洞的物質(zhì)能提供僅有的足夠強(qiáng)大的能源，用以解釋這些物體釋放出的巨大能量。當(dāng)物質(zhì)旋入黑洞，它將使黑洞往同一方向旋轉(zhuǎn)，使黑洞產(chǎn)生一類似地球上的一個
磁場。落入的物質(zhì)會在黑洞附近產(chǎn)生能量非常高的粒子。該磁場是如此之強(qiáng)，以至于將這些粒子聚焦成沿著黑洞旋轉(zhuǎn)軸，也即它的北極和南極方向往外噴射的射流。在許多星系和類星體中確實(shí)觀察到這類射流。
人們還可以考慮存在質(zhì)量比太陽小很多的黑洞的可能性。因?yàn)樗鼈兊馁|(zhì)量比強(qiáng)德拉塞卡極限低，所以不能由引力坍縮產(chǎn)生：這樣小質(zhì)量的恒星，甚至在耗盡了自己的核燃料之后，還能支持自己對抗引力。只有當(dāng)物質(zhì)由非常巨大的壓力壓縮成極端緊密的狀態(tài)時，這小質(zhì)量的黑洞才得以形成。一個巨大的
氫彈可提供這樣的
條件：物理學(xué)家約翰.惠勒曾經(jīng)算過，如果將世界海洋里所有的重水制成一個氫彈，則它可以將中心的物質(zhì)壓縮到產(chǎn)生一個黑洞。（當(dāng)然，那時沒有一個人可能留下來去對它進(jìn)行觀察?。└F(xiàn)實(shí)的可能性是，在極早期的宇宙的高溫和高壓條件下會產(chǎn)生這樣小質(zhì)量的黑洞。因?yàn)橐粋€比平均值更緊密的小區(qū)域，才能以這樣的方式被壓縮形成一個黑洞。所以當(dāng)早期宇宙不是完全光滑的和均勻的情形，這才有可能。但是我們知道，早期宇宙必須存在一些無規(guī)性，否則現(xiàn)在宇宙中的物質(zhì)分布仍然會是完全均勻的，而不能結(jié)塊形成恒星和星系。
很清楚，導(dǎo)致形成恒星和星系的無規(guī)性是否導(dǎo)致形成相當(dāng)數(shù)目的“
太初”黑洞，這要依賴于早期宇宙的條件的細(xì)節(jié)。所以如果我們能夠確定現(xiàn)在有多少太初黑洞，我們就能對宇宙的極早期階段了解很多。質(zhì)量大于10億噸（一座大山的質(zhì)量）的太初黑洞，可由它對其他可見物質(zhì)或宇宙膨脹的影響被探測到。然而，正如我們需要在下一章看到的，黑洞根本不是真正黑的，它們像一個熱體一樣發(fā)光，它們越小則發(fā)熱發(fā)光得越厲害。所以看起來荒謬，而事實(shí)上卻是，小的黑洞也許可以比大的黑洞更容易地被探測到。
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