宇宙三怪_黑洞、白洞和空洞

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1、万方数据÷“帅。，罐嘲婚麟鼬崩瞎黼幽翻叠叠■■嗣麓■■■■■叠耀嘲■■婚龋鞲酶§游龋瓣i。浩瀚的宇宙高深莫测，无奇不有。其中最玄妙的莫过于存在着这样一种“神秘的天体”：它看不见、摸不着，迄今为止的各种天文望远镜都没有直接观测到它，但天文学家通过其他观测途径，又确信它存在于宇宙之中，并有可能主宰着整个宇宙的命运。这种“神秘的天体”就是根据爱因斯坦广义相对论所预言的一种奇异天体——黑洞，¨、，I’一=I1798年，法国天文学家拉普拉斯以牛顿力学为基础，预言宇宙中存在着这样一种天体：一个密度像地球、直径比太阳大250倍的亮星。由于它自身的引力作用，将会使它的任何光线都到达不了我们这里。由于这个原因

2、，很可能使得宇宙中最大的明亮天体也会变得看不见了。他称这种天体为“黑暗的一团”。1916年，德国天文学家史瓦西在求解广义相对论中引力场方程时提出，宇宙中存在着一种不旋转、不带电、球对称的天体——黑洞。他还推导出有关黑洞的公式，根据这个公式，假如把太阳压缩成一个黑洞，那么它的半径只有3000米左右；假如把地球压缩成一个黑洞，那么它的半径则只有O．9厘米!这时每立方厘米的物质质量高达20万亿吨以上。1939年，美国物理学家奥本海默用广义相对论研究了恒星的演化过程，正式提出了比较明确的黑洞理论。他指出，只要是一颗质量足够大而且保持不损耗的恒星，它就会在自身引力的作用下不断收缩，密度越来越大，引力由

3、于距离的减小而迅速增强，这样无止境收缩的结果，最后就会变成一个连光都跑不出去的黑洞。20世纪70年代，英国物理学家霍金把量子力学和广义相对论结合起来，进行黑洞表面量子效应的研究，取得了丰硕的成果，使黑洞理论研究向前推进了一大步。今天，天文学家给黑洞下的定义是：它是广义相对论预言的一种特殊天体，其基本特征是具有一个封闭的边界，称为“视界”；外界的物质和辐射可以进入视界，而视界内的一切却不能跑到外面来。这里需要指出的是，黑洞不是通常意义上的U“星”，而是空间的一个区域，一种特殊的天体。由于它具有极其强大的引力场，以致毒任何东西(包括光)都不能从中逃逸，成为宇宙中一个吞食物质和能量的“陷阱”。士说

4、起黑洞吞食周围物质(如恒星)的方式，真是有趣极了。一种是“拉面式”：当壬一颗恒星靠近黑洞，就很快被黑洞的引力拉长成面条状的物质流，迅速被吸入洞中，一同时产生巨大的能量(其中包括x射线)。另一种是“磨粉式”：当一颗恒星被黑洞业型些型阉h丽万方数据本刊特薯抓住之后，就会被其强大的潮汐力撕得粉身碎骨，然后再吸人一个环绕黑洞的抛物形结构盘状体中，在不断旋转中，由黑洞慢慢“享用”，并产生稳定的能量辐射。由此可见，黑洞并不是完全一毛不拔的“铁公鸡”。它在吞食外界的物质和能量时，还会自发地“蒸发”——向外辐射粒子和能量。实际上，根据霍金的“黑洞三毛定理”，任何物质一旦进入黑洞的视界，瞬间将丧失其一切特性，

5、坍缩到黑洞中的“奇点”上。对外界观测者来说，黑洞就只剩下质量、电荷和角动量这三根“毛发”了。人类为探索黑洞付出了不懈的努力。迄今为止，天文学家已在宇宙中找到了33个黑洞存在的证据。整个字宙中究竟有多少个黑洞，目前还无从得知。据估计，仅银河系中就可能存在lo亿个黑洞。一些天文学家认为，每个星系的中心都有一个大质量的黑洞。还有人认为，宇宙本身就是一个“巨大的黑洞”，因为根据相对论，90％的宇宙都会消失在黑洞中。自从哥自尼和伽利略以来，还没有一个关于宇宙的理论具有如此的革命性。黑洞的普遍性一旦被证实，那么，“宇宙不仅比我们所了解的神秘，而且比我们所能想象的还要神秘”。我们知道，宇宙现在正处于不断地

6、膨胀之中，这是“宇宙核”初始爆炸的结果，宇宙核乃是一切物质的来源。当宇宙中的物质越来越稀薄时，宇宙是否会停止膨胀?天体之间的巨大引力是否会最终引起宇宙的收缩?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。1974年，霍金发现黑洞具有一种完全出乎意料的特性，即由于量子力学的“隧道效应”，它会稳定地向外发射粒子，考虑到这种“蒸发效应”，黑洞就不再是绝对“黑”的了。霍金在提出“黑洞蒸发理论”的同时，又把量子力学和引力理论结合起来，创立了“量子宇宙论”。他指出，根

7、据量子力学理论，宇宙空间中充满了粒子和它的反粒子，黑洞存在时，一个粒子可以掉到黑洞里面去，留下它的伴侣就是黑洞发射的辐射，这就是霍金提出的被人们称为“霍金辐射”的黑洞辐射理论。霍金还证明，每个黑洞都有一定的温度，而且温度的高低与它的质量成反比。也就是说，质量大的黑洞温度低，加上引力强、“蒸发”慢，寿命可能非常漫长；相反，质量小的黑洞温度高，加上引力弱、“蒸发”快，寿命可能只有短暂的一瞬间。据推测，质量与太阳差