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自从现代广义相对论诞生以来，黑洞便被科学家深深痴迷，从爱因斯坦到霍金，天体物理学家一直试图揭开它的神秘外纱，即使已经有多种探测设备被应用于黑洞的探测，但人类对于这个未曾谋面的天体仍有许多未解之处。下面是小编给大家收集的有关黑洞不得不说的七个秘密，一起来看吧！  秘密一：黑洞里有什么？ 黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程：恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。由于高密度而产生的力量，使得任何靠近黑洞边界的物体都会被它吸进去，就连光都无法逃离。黑洞边界充满了能量，边界的量子效应产生了炽热粒子流，并向周围的宇宙空间辐射开来，这就是所谓的“霍金辐射”，这是以著名物理学家史蒂芬·霍金名字命名的。在足够长的时间内，黑洞将辐射消耗完自身的全部质量，并随之消失。 “简单来说，黑洞就是引力引起的坍缩。”青年科幻作家、全球华语科幻星云奖得主江波向记者解释道：“我们的物质是由电磁力支撑的，引力大到一定程度，连电磁力都抵抗不住了，物质就坍缩，极端的情况就是黑洞。” 由于人们无法直接观察到黑洞，物理学家只能对它内部结构提出各种猜想。天体物理学家认为，黑洞中并不是空空如也，而是充满了大量的物质，不管物质的来源如何，它都会被推挤到一个密度无限大的点上。这个点便叫做“奇点”。事实上，奇点的体积无限小、密度却无限大。奇点周围有一块黑暗区域，也就是黑洞的尺寸，是由它所产生的引力大小来衡量的。离黑洞很远的时候，光可以像往常那样自由穿梭，照亮它途经的天空。 而靠近黑洞后，引力变得越来越大，最终，即使跑的像光那样快也无法逃离黑洞的引力。这就是为什么奇点四周有一块黑暗区域的原因。那个由于引力巨大以至光线也无法逃脱的边界，我们叫它“视界”。 天体物理学家表示：“要知道黑洞里面是什么，我们需要有什么东西从视界里出来，并让我们用望远镜看到。对天文学家来说，要找到这样一个东西，最简单的就是光，不过黑洞连光都逃不出，因而我们无法获得任何信息。” 秘密二：掉进黑洞会怎样？ 黑洞自身所带有的许多神秘色彩令人猜测，如果人掉入黑洞，究竟是会被立即撕成碎片，还是会安然无恙毫发无损？ 没人知道答案。不过，江波认为，也许掉入黑洞并不一定意味着死亡，你的命运或许会变得比你想象中的更加神奇、怪异，因为在一个场景里你已化为灰烬，而在另一个场景里，你还好好地活着。 为什么能出现这样的情况，是理论物理学发展到现在的一个无法解释的悖论。江波假设了一个例子，你有一个名字叫小萍的同伴。当你在掉入黑洞时，她正处于安全的范围，而且亲眼目睹你掉入黑洞的恐怖的一幕。 当你向黑洞的边界不断加速掉落时，因为引力的梯度变化太大，小萍会看到你首先被潮汐力拉长成一根意大利面，然后变成一团虚无。此外，当你距离黑洞边界点越近，你前进的速度看起来就会变得越来越慢，在小萍眼中，你就像凝固住了一样，静止在那里，没有任何动作，身体沿着边界不断拉伸，并被炽热的火焰所吞噬。 然而，换成你自身的角度来回顾整个过程，上述神奇的事情并没有发生。当你向黑洞不断加速前进时，你没有任何碰撞或不安的感觉，当然没有拉伸、变慢的变化和可怕的烈火炙烤。那是因为你正处于自由落体运动过程中，你没有感受到任何重力。 从小萍的角度来看，因为量子物理学的核心宗旨是信息永远不能丢失。任何一点点能够描述你存在的信息必须要留在黑洞边界之外，否则物理学定律将会失效。而从置身黑洞之中的你来说，没有遇到炽热粒子流或任何非正常事物也是事实。否则，你将违背了爱因斯坦论证的广义相对论。 因此，物理学定律让我们得到一个似乎非常荒谬的结论。物理学家将这种矛盾的结论称为“黑洞信息悖论”，即人掉入黑洞必须同时具备两种状态，即黑洞外的一堆灰烬和黑洞内的活生生的人。 幸运的是，美国物理学家李奥纳特·苏士侃于1990年找到了解决这一悖论的方法。他认为，这一悖论并不存在，因为没有任何人看到过自己的克隆版本。小萍只看到了那个化为灰烬的你，你也只看到了存活的自己，你和小萍永远无法将这两个“你”进行对比，也没有第三者同时看到黑洞内外的你。因此，没有任何物理学定律会被打破。除非你要求必须弄清楚哪个故事是真实的，你究竟是活着还是死的。 江波表示，黑洞告诉我们一个重要的秘密，那就是没有所谓的“真实”。“真实”取决于你在问谁，既有小萍认为的“真实”，也有你认为的“真实”。 秘密三：黑洞能通往另一个世界吗？ 黑洞能够扭曲空间，从而使原本相距很远的两点之间的距离大大缩短。就像如果你在纸上画一条线，线就会跟着纸张的形状走，当你弯折这张纸时，线的长度是保持不变的。但如果你把这张纸戳通，线的两端之间的距离就会缩小很多。 在科幻小说中，黑洞往往被描写成通往另一个世界的大门，它可以将人们带到宇宙中遥远的角落，或带人前往一个全新的宇宙。1994年，史蒂芬·巴克斯特所着科幻小说《环》中有过这样描写，因为空间中的任何物体都有旋转的倾向，如果奇点的旋转速度够快的话，它就不是一个点，而会形成一个环状，环状奇点就成为通往其他宇宙的大门。因此，黑洞可能就是虫洞，是一个连接不同时空的大门。 芝加哥洛约拉大学的物理学副教授罗伯特·麦克尼斯说，环状奇点是通往新世界的大门这一概念要想下定论还为时过早。因为，没人知道环状奇点是如何出现的。而且，只要当人们试图解决黑洞——虫洞中的数学运算时，就总会遇到难以使这道“大门”保持稳定的问题。“和现实中的建筑相比，它们实在太不稳定了”。 另一个问题是，如果黑洞真的是通往其他宇宙的门户的话，我们应当能观察到从黑洞中凭空出现的物体，但目前还没有人观察到过这一现象。毕竟，就算只是意外事件，也总会有东西从其他宇宙中穿过来的。 江波所赞同的看法是，哪怕宇宙有起点，宇宙之外仍旧有物理现实，只是我们局限于自己的时空属性不可探究。所以，对于科学而言，黑洞是否能带我们通往另一个世界超越了验证的东西，只能当作假设来看待。 秘密四：既然看不见，怎么拍黑洞的照片？ 虽然科学家们看不到黑洞的本体，但可以一直追溯到光子消失的“视界”，这是我们能“看到”的极限。 黑洞周围的确会存在一些发光的现象，比如黑洞在吃掉周围的恒星时，会将恒星的气体撕扯到身边，形成一个旋转的吸积盘。黑洞有时候也会“打嗝”，一部分吸积气体会沿转动方向被抛射出去，形成喷流。 吸积盘和喷流都会因气体摩擦而产生明亮的光线，以及其他频段的辐射。 秘密五：怎么寻找黑洞？ 科学家们可以通过黑洞对周围天体的影响来间接地感受到它的存在，尤其是它巨大的引力造成的时空扭曲，就像可以通过月亮的绕行轨道和速度来间接推测地球的质量。 其次，上文提到过吸积盘和喷流会产生发光现象，伴随其他频段的辐射。 最后，黑洞与其他天体或另一个黑洞的相互作用会产生大量引力波，也是可探测的线索。 秘密六：这次拍到了哪个黑洞的照片？ 两个超大质量黑洞。一个是银河系中心黑洞SgrA*，一个位于室女座的M87星系中心。之所以选择这两个目标，而不是银河系中更近的恒星级黑洞，是因为它们的视界从地球上看足够大。 长久以来，科学家们就发现几千亿颗恒星围绕着银河系中心转动，推测出那里存在一个超大质量的天体。根据计算，SgrA*的质量大约相当于400万个太阳，视界半径约2400万公里。听起来足够大，不过，鉴于银河系中心黑洞远在2.5万光年（约24亿亿公里）之外，实际效果相当于在地球上观察一颗放在月球上的橙子，或者在北京看清上海一颗高尔夫球上的小坑。 M87中心的超大质量黑洞则达到了66亿倍太阳质量，视界范围大约是冥王星轨道的三倍。当然，因为距离更远的缘故，M87中心黑洞在地球上看的实际效果与SgrA*可能相差不大。 秘密七：2017年拍的照片，为什么现在才公布？ 简单来说，就是需要修图—— 因为与其说是拍照片，倒不如说是测了一大堆的数据，必须要做可视化处理。这个数据非常非常非常地大…… 而且，地球上没有人知道这图到底对不对啊，所以科学家还得使用不同的解题思路，验证结果对不对。 这几年，多国的科研团队就是分头再做这些处理和验证的事情。 黑洞照片“拍”起来难，“洗”出来也难。据媒体报道，EHT的“八只眼睛”位于美国、墨西哥、智利、法国、格陵兰岛和南极，这8个射电望远镜有单镜、也有望远镜阵列。它们向选定的目标撒出一条大网，捞回海量数据，勾勒出黑洞的模样。虚拟的大望远镜阵列并非直接拍出了黑洞的图像，而是给出了许多数据，必须经历复杂的计算机处理过程。其中还有些缺失或模糊的部分，需要科学家们拼图。  此外，在2017年4月的联合观测以后，研究团队还进行了一些数据收集和校准的工作。 (责任编辑：admin) |