科学家和您认识的黑洞并不一定就是黑洞

最近，一条音讯又让全世界物理学界为之欢腾，引力波再次被勘探到了。引力波——这一缘起于世界间两个黑洞黑吃黑“火拼”事情发作的激烈时空振动，再次被美国激光干与引力波地理台（英文简称LIGO）“逮个正着”。

这次重大事情的“始作俑者”黑洞，又一次向世人展现了其巨大能量和重要性。黑洞便是一个中心密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小的奇点和周围一部分空空如也的天区。由于黑洞自身没有任何辐射，所以咱们不能直接观测到它，但可借由直接方法得知其存在与质量，并观测到它对其他事物的影响，最新的引力波发现正是如此。

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俗话说，“人红对错多”。作为世界间大咖级“网红”，关于黑洞的各种说法不绝于耳。有鉴于此，美国商业内情（Business Insider）网站在最近的报导中，梳理了与黑洞有关的十大实际，以正视听。

爱因斯坦并没有发现黑洞

根据爱因斯坦相对论，当一颗病笃恒星塌缩，它将聚集成一点，这儿将成为黑洞。它会吞噬邻近区域的悉数光线和任何物质，其超强引力使得连世界中跑得最快的光都逃不出它的“魔掌”，以至于没有任何光线能够逃离，使原恒星所在区域变得反常漆黑，也便是所谓的黑洞。

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虽然爱因斯坦建立了广义相对论，但他并没有发现黑洞的存在。而德国物理学家、地理学家卡尔·史瓦西则是运用爱因斯坦广义相对论方程证明黑洞的确能够构成的第一人。

1915年11月25日，爱因斯坦宣告广义相对论，在地理与物理界掀起了轩然大波。尔后不到两个月，史瓦西通过核算得到了爱因斯坦引力场方程的一个真空解—也便是“史瓦西半径”，预言了黑洞的存在。

中国科学院国家地理台研讨员陆由俊对科技日报记者解说说：“‘史瓦西半径’是天体物理学的一个概念，讲的是一个物体的半径若小于（不含等于）其对应的史瓦西半径时，便是黑洞。天体物理学研讨以为，银河系中心最大黑洞的史瓦西半径为780万公里；太阳质量对应的史瓦西半径为3公里；而地球质量对应的史瓦西半径为9毫米”。

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其实，此前的1783年，英国天然哲学家、地质学家约翰·迈克尔在给英国皇家学会的亨瑞·卡文迪许的一封信中，第一次提出了或许存在一种“暗星（Dark stars）”，相关内容后来宣告在皇家学会1784年会报上。迈克尔表明，这种“暗星”的密度很大且十分紧凑，这就使它们具有连光都无法逃脱的巨大引力。1967年，这种“难以幻想的天体”被美国物理学家约翰·阿奇巴德·惠勒命名为“黑洞”。

理论上说万物都能成黑洞

黑洞和咱们的太阳之间的仅有区别是，黑洞中心由超细密的物质组成，这些物质赋予黑洞强壮的引力场。正是这一引力场吞噬悉数事物，包含光在内，这也是为什么咱们无法看见黑洞的原因。

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从理论上来说，你能将万事万物变成一个黑洞。例如，假如你将咱们的太阳缩小到大约6千米宽，那么，你其实现已将太阳系内悉数质量紧缩到一个十分小的空间内，这就使太阳变得十分细密，因而，也制作出一个黑洞。你能将相同的理论应用到咱们身处的地球乃至你的身体。

但其实，人们公认的一种制作黑洞的方法是：一个质量为太阳质量20倍到30倍的超大质量恒星的引力塌缩构成黑洞。

当一颗恒星变老时，它的热核反应现已耗尽了中心的燃料，由中心发作的能量再也无力对立外壳巨大的分量。所以，在外壳的重压之下，中心开端坍缩，直到最终构成体积小、密度大的星体。质量小一些的恒星首要演化成白矮星；质量比较大的恒星则有或许构成中子星；而质量更大的则塌缩构成一个细密的黑洞。

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黑洞并非“吸血鬼”

它是在时刻和空间中构成的“洞”，不断吸积着周围的物质，增加自己的质量；仍是光子的“牢笼”；它得寸进尺，永不暂停地吞噬着周围的悉数，这是世人制作的黑洞的经典图画。

黑洞总是给人一种恐惧颜色的感觉，在许多新闻报导中，咱们能够看到黑洞无情吞噬周围物质乃至伴星的残暴画面。看起来黑洞如同将其周围的物质悉数吸收，但这是一个常见的错误。实在的状况是：伴星以恒星风的方法流出部分质量，恒星风中的物质接着落入其饥渴的街坊——黑洞的口中。

其实，假如你在黑洞的安全规模之外就会发现，黑洞并非那么可怕。把太阳替换成持平质量的“黑洞”，地球并不会被这个“黑洞”吞入其巨大的“身躯”内，它将持续环绕黑洞旋转，就像它环绕太阳旋转相同。

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黑洞会把你拉成意大利面

虽然人们对黑洞的热情高涨，但其只可远观而不行挨近，不然，成果很严峻。简略来说，假如你和黑洞靠得太近，你就会就像意大利面相同被拉长。这一现象有个极富创意的姓名“意大利面条化”。之所以会发作这种效应，是由于人体遍地遭到的引力巨细不同。

假如你两脚朝下飞向黑洞，由于你的脚离黑洞更近，它遭到的引力将比头部遭到的引力要大。更糟糕的是，由于臂膀并非坐落身体中心，它们被拉长的方向会与头部的朝向稍有不同，你身体的边际部位会被拉进身体里。最终的成果是，你的身体不只被拉长了，并且还变细了。因而，还没等你（或其他物体）抵达黑洞中心，你就早早地变成了一根“意大利面条”。

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黑洞是新世界的“妈妈”

地理学家在2010年4月宣告，咱们的世界就像是俄罗斯套娃的一部分，或许栖息于一个黑洞内，意即黑洞是世界的“妈妈”，而这个黑洞自身又是一个更大世界的一部分。

黑洞或许孵化了新世界这一点或许听起来很张狂，很难以幻想——尤其是咱们现在还并不确认有其他世界的存在，但这一主意背面的理论——多重世界理论现在广受重视。

本年4月下旬，来自《今天世界》网站的弗莱舍·凯恩表明，咱们的世界或许仅仅一个巨大的“多重世界”中的一个。他说：“每个世界都像是巨大多重世界空间内的一个肥皂泡，从各自的大爆炸事情中诞生并不断胀大。”

这一理论以为，在每一个这样的世界中，根本的物理学参数是不同的。咱们所身处世界中的各项参数刚好合适生命的创生。在绝大部分的其他世界中，生命都无法呈现。但假如你将骰子投出无数次，其间必定会有至少一次呈现一个各项参数刚好答应生命存在的世界。虽然这听上去好像有些顺理成章，但实际上地理学家们现已有方法对世界进行丈量并验证这一理论的正确性。

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美国北卡罗来纳州大学教堂山分校的理论物理学家劳拉·莫希尼-霍夫顿和卡耐基—梅隆大学的理查德·霍尔曼教授早在2005年就猜测称，世界微波布景辐射的不规则散布，由来自其他世界的引力拖拽导致。据英国《周日泰晤士报》报导，2015年，在对普朗克望远镜获取的数据进行剖析之后，霍夫顿以为她们的假定已得到证明。

黑洞会随时刻蒸腾

黑洞或许并非无底洞，有些能量或许会从其“魔掌”中逃脱出来。

1974年，英国闻名物理学家斯蒂芬·霍金提出了所谓的“霍金辐射”理论，即黑洞由于辐射而逐步萎缩变小直至消失。“霍金辐射”理论以为，黑洞应该有才能发作热量并开释亚原子粒子，直到它们能量彻底耗尽，这一进程便是所谓的“霍金辐射”。

在1974年的声明中，霍金解说了黑洞周围强壮引力场怎么影响粒子与反粒子之间配对的构成。就像量子理论中真空中不时发作的景象那样，假如粒子刚好构成于黑洞外表外侧，那么粒子对中正粒子就有或许逃离。在观测中，它们或许是以热辐射的方法从黑洞发射出来。一起，反粒子则跌入黑洞之中。通过这种方法，黑洞逐步丢失质量。

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但由于逃离黑洞的辐射过于捉摸不定，因而“霍金辐射”很难得以证明。据国外媒体本年4月底报导，来自美国和以色列的两个独立研讨团队发现了足以支撑“霍金辐射”理论的清晰依据，以为黑洞蒸腾晚期，黑洞内部的能量和信息逐步走漏消失。

上一年，以色列理工学院物理学家杰夫·斯坦豪尔在试验室中再造了黑洞环境，用于研讨粒子在黑洞鸿沟的行为。这个鸿沟其实就相当于黑洞外表。在试验中，斯坦豪尔发现，构成声波的能量的确会从黑洞中走漏出来。这与霍金的预言相一致。

而本年4月份，美国密歇根州大学物理学和地理学教授克里斯·阿达米和加拿大渥太华大学的凯米尔·布拉德勒提出了一个新理论。他们以为，黑洞中的信息和任何事物并非彻底湮灭，在黑洞蒸腾晚期会缓慢地走漏出来。他们将霍金辐射理论同数学东西结合，选用高性能核算机建立了一个模仿模型，显现了信息进入和脱离黑洞的时刻。

黑洞真会歪曲周围的空间

假如把世界时空比作一块具有犬牙交错的时空线木板，当你在其上放物体时，物体周围的区域由于引力效果会下沉一点点。你在板上放置的物体质量越大，木板下沉得越严峻。这种下沉效应会让时空线不再是平的，而是曲折的。

因而，你在太空中制作的下沉“井”越深，空间曲折和歪曲的程度就越高。最深的“井”由黑洞制作而成，即便光也无法爬出来。

黑洞是终极能量工厂

与咱们的太阳比较，黑洞能更有效地发作更多能量。

它作业的方法与环绕黑洞旋转的物质盘有关。盘内缘上最挨近事情视界边际的物质，比盘外边际的物质旋转速度更快。这是由于越挨近事情视界，引力发作的拉力越强。

由于这些物质旋转和移动的速度如此快，它被加热到数十亿摄氏度，因而能将物质的质量变成以“霍金辐射”的方法而存在的能量。核聚变能将物质约0.7%的质量转变成能量；而黑洞周围的环境则能将10%的质量转变成能量，相差十几倍。科学家们指出，这类能量能被用来为未来的黑洞恒星飞船供给动力。

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银河系中心有超大质量黑洞

地理学家在2014年发现，每个星系中心都潜伏着一个超大质量黑洞，中心黑洞能够影响星系内的恒星构成，或许也能操控星系的巨细。坐落银河系中心的人马座A *（Sagittarius A）正是这样一个超大质量的黑洞，质量为太阳的400万倍，间隔咱们大约2.7万光年。

此时此刻，这一黑洞还在休眠。但2013年9月，澳大利亚科学家在《天体物理学》杂志上撰文指出，他们通过研讨证明，这一黑洞曾奥秘“迸发”，时刻大约为200万年前，现在现已发现新的气体正在掉落，估计未来银河系黑洞将呈现小规模“迸发”。

最新超级核算机模型显现，星系中心超大质量黑洞或许起源于世界最前期星系磕碰，其质量是太阳的数百万至数百亿倍，上限为500亿倍太阳质量，假如黑洞的质量超越500亿倍太阳质量，那么黑洞周围的吸积盘或许会不复存在。这个结构的流失使黑洞失去了物质来历，黑洞也会中止生长。

黑洞让时刻变慢

当人们抵达事情视界时，时刻会变慢，为什么呢？咱们能够通过闻名的双生子佯谬来了解这一点。

双生子佯谬是一个有关狭义相对论的思维试验：有一对双生兄弟，其间一个跨上一世界飞船作挨近光速的长程太空游览；而另一个则留在地球，成果当游览者回到地球后，他比他留在地球的兄弟更年青。

这一点能够这样进行解说：黑洞是大质量恒星崩塌后构成的，自身质量十分大，对时空的歪曲程度也很大。当你抵达黑洞的事情视界时，其时空曲率十分高，这意味着，它邻近的时空被紧缩了，便是说，光线在通过黑洞邻近时，它所行走的旅程会变得很长，但光速是不变的，所以也就意味着阅历的时刻增加了（相对地变慢了）。

霍金曾在微博上表明：“有人说，实际有的时分比小说更古怪，用这句话来描述黑洞是再恰当不过了。真实的黑洞比任何科幻小说家幻想的都更奇怪。”其实，也正是这种奇怪对科学家们发作了激烈的吸引力。