04.21 黑洞到底是什麼?它跟宇宙有著什麼樣的關聯?

黑洞到底是什麼?它跟宇宙有著什麼樣的關聯?

黑洞到底是什麼呢?黑洞這一術語的出現是不久前的事。它是美國著名的科學家約翰惠勒在1969年創造出來的,用以形象的描述至少可以追溯到兩百年前的一種概念!

在當時的時期,存在著兩種有關於光的理論,一類認為,光是有粒子組成的,而另一類則是主張光是一種波。我們大家都知道,這兩類理論實際上都是屬於正確的,根據量子力學的波粒二象性,光可以看作波,也可以看作是粒子。如果一顆恆星的質量足夠大,密度又足夠高的話,那麼恆星所具有的強引力場就有可能使光也無法的逃脫掉,任何的恆星表面發出的光,還沒有跑得太遠就會被恆星的引力拽回來。

著名的劍橋教授米歇爾認為,這類恆星可能大量的存在著,鑑定於它們所發出的光線不會到達我們這裡,我們就不能看到這樣的恆星。

黑洞到底是什麼?它跟宇宙有著什麼樣的關聯?

在幾年之後,法國科學家拉普拉斯侯爵提出了類似的看法,而且他的工作顯然與米歇爾無關,事實上,由於光速是恆星的,在牛頓引力理論中像對炮彈那樣來處理光就必然會出現很多的矛盾。引力的作用,從地球上向上發射的炮彈會漸漸的減速,最終便會停止,並隨之落回地面。

那麼牛頓引力能以何種方式影響到光呢?知道愛因斯坦於1915年提出的廣義相對論之時,一種關於引力如何影響光的自理論才得以問世。人們才真正的明白了愛因斯坦理論對大質量恆星(黑洞)的含義!

黑洞到底是什麼?它跟宇宙有著什麼樣的關聯?

為了理解黑洞是怎麼樣形成的,首先需要弄清楚恆星的生命週期,根據廣義相對論,黑洞內部必然存在著一個密度無窮大的奇點,情況有點像時間起點的大爆炸,但對於坍縮中的天體和時間來看,無論是光,還是其它的什麼訊號,都不可能達到恆星周圍。

然而,在1967年沃納·伊斯雷爾在都柏林發表了一篇論文,有關於黑洞的研究發生了革命性的變化,證明了任何無自轉的黑洞,必然呈現完美的圓球形,不僅如果,黑洞的大小應當由質量唯一地確定。

上述結論都意味著一般情況下引力坍縮會導致形成奇點。但是,黑洞的行為應該像一個液體球,儘管一個天體的初始狀態並非為圓球形,但是隨時時間的坍縮並形成了黑洞,由於引力波的發射,這個天體會平靜下來,並最終成為了圓球狀態,後來更詳細的計算支持了這種觀點,並最終為人們所普遍的接受!


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