关于宇宙黑洞的故事,你知道多少?

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黑洞是一个大到光都逃不掉的时空物体。黑洞穴的重力极强，使视野中的逃逸速度大于光速。
一九一六年，德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算，得出了爱因斯坦场方程的真空解，表明如果一颗静止的球对称星的实际半径小于一个定值，它周围会出现一个奇怪的现象，那就是“视觉”，一旦进入这个状态，光就无法逃脱。这个被定义为史瓦西半径的数值，被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒称为黑洞。

这是怎么形成的呢？
黑洞的形成过程与中子星的形成过程相似：当恒星准备消亡时，其核心会因自身重力而迅速收缩、塌陷和爆炸。随着核内所有物质都变成中子，收缩过程立刻停止，并被压缩成致密的星体，内部空间和时间也被压缩。但在黑洞的例子中，由于恒星核的大质量，在收缩过程中不停地进行，中子间的排斥力不能阻止不能停止。由于受到挤压引力的吸引，这个中子被磨成了粉末，剩下的只是一种高密度，难以想象的物质。因为高质量的引力，所以任何靠近它的物体都会被它吸入。
当一颗恒星老化时，它的热核反应已经耗尽了中心燃料，中心产生的能量也不多。这样，它就没有足够的力量来承受外壳的巨大重量。因此，在外壳的重压下，核心开始崩溃，物质进入中心点，最终形成体积无限小、密度几乎无限大的星星。由于它的半径收缩到一定程度(必须小于史瓦西半径)，由质量引起的时空扭曲使得光线不能向外发射——黑洞诞生。

那么为什么连光线都逃不出黑洞呢？
为了理解黑洞的动态，以及如何使黑洞内部的一切不能脱离边界，我们需要讨论广义相对论。广义相对论是爱因斯坦创造的重力理论，适用于行星和恒星，也适用于黑洞。爱因斯坦于1916年提出的理论解释了空间和时间是如何变形的。广义相对论认为，物质使空间弯曲，而空间弯曲反过来影响空间物体的运动。
让我们看看爱因斯坦的模型是如何工作的。第一，考虑时间(空间的三维是长、宽、高)是现实世界的第四维(尽管很难在正常的三个方向画另外一个方向，但是我们尽全力去想像)。其次，考虑时间和空间是体操表演用弹簧床的巨大床面。爱因斯坦的理论认为质量使时间和空间弯曲。或许我们可以在弹簧床的床头放一块大石头来解释这种情况：石头的重量会使拉紧的床略微下沉。尽管弹簧床基本上但中心有点凹陷。更多的石头放在弹簧床的中央，会有更大的效果，使床更沉。事实上，石头越多，弹簧床就越弯。
同理，宇宙中的优质物体也会使宇宙结构发生变形。正如10块石头比1块石头更能弯曲弹簧床的表面，质量远大于太阳的物体，其弯曲空间的能力远大于等于或小于一片太阳质量的物体。
网球在紧张的平弹簧床上滚动，沿直线前进。相反，如果它通过凹陷的地方，它的路径是弧形的。同样，当天体穿过时空的平坦区域时，它会继续沿着直线前进，而那些穿过弯曲区域的天体会沿着弯曲的轨迹前进。接下来，我们来看黑洞对其周围时空的影响。想象一下在弹簧床上放一块质量很大的石头，代表密度很大的黑洞。自然而然，石头会对床面造成很大的影响，不仅使其表面弯曲、下陷，而且使床面破裂。类似的情况也可以出现在宇宙中。如果宇宙中有黑洞，那里的宇宙结构就会被撕裂。这种时空结构的破裂称为时空的奇异或奇异。
现在我们来看看为什么什么都逃不出黑洞。正如弹簧床面滚动的网球一样，跌入由巨石构成的深坑，而一个穿过黑洞的物体将被其引力陷阱抓住。而且，拯救运气不好的物体需要无限的能量。我们已经说过，没有什么东西可以进入黑洞，然后逃离它。但是科学家认为黑洞会慢慢释放能量。一九七四年著名的英国物理学家霍金证明，黑洞的温度不是零，温度高于环境。根据物理原理，所有比周围温度高的物体都会释放热量，黑洞也不例外。当黑洞释放出能量时，它会持续数百万亿年，这叫做霍金辐射。黑洞释放的所有能量都会消失。

所以黑洞位于时间和空间之间，让时间慢下来，让空间变得有弹性，同时吞噬一切通过它的东西。这些就是我所知道黑洞的故事，但这只是冰山一角，你还知道哪些黑洞的故事和知识呢？