04.21 黑洞到底是什么?它跟宇宙有着什么样的关联?

黑洞到底是什么?它跟宇宙有着什么样的关联?

黑洞到底是什么呢?黑洞这一术语的出现是不久前的事。它是美国著名的科学家约翰惠勒在1969年创造出来的,用以形象的描述至少可以追溯到两百年前的一种概念!

在当时的时期,存在着两种有关于光的理论,一类认为,光是有粒子组成的,而另一类则是主张光是一种波。我们大家都知道,这两类理论实际上都是属于正确的,根据量子力学的波粒二象性,光可以看作波,也可以看作是粒子。如果一颗恒星的质量足够大,密度又足够高的话,那么恒星所具有的强引力场就有可能使光也无法的逃脱掉,任何的恒星表面发出的光,还没有跑得太远就会被恒星的引力拽回来。

著名的剑桥教授米歇尔认为,这类恒星可能大量的存在着,鉴定于它们所发出的光线不会到达我们这里,我们就不能看到这样的恒星。

黑洞到底是什么?它跟宇宙有着什么样的关联?

在几年之后,法国科学家拉普拉斯侯爵提出了类似的看法,而且他的工作显然与米歇尔无关,事实上,由于光速是恒星的,在牛顿引力理论中像对炮弹那样来处理光就必然会出现很多的矛盾。引力的作用,从地球上向上发射的炮弹会渐渐的减速,最终便会停止,并随之落回地面。

那么牛顿引力能以何种方式影响到光呢?知道爱因斯坦于1915年提出的广义相对论之时,一种关于引力如何影响光的自理论才得以问世。人们才真正的明白了爱因斯坦理论对大质量恒星(黑洞)的含义!

黑洞到底是什么?它跟宇宙有着什么样的关联?

为了理解黑洞是怎么样形成的,首先需要弄清楚恒星的生命周期,根据广义相对论,黑洞内部必然存在着一个密度无穷大的奇点,情况有点像时间起点的大爆炸,但对于坍缩中的天体和时间来看,无论是光,还是其它的什么讯号,都不可能达到恒星周围。

然而,在1967年沃纳·伊斯雷尔在都柏林发表了一篇论文,有关于黑洞的研究发生了革命性的变化,证明了任何无自转的黑洞,必然呈现完美的圆球形,不仅如果,黑洞的大小应当由质量唯一地确定。

上述结论都意味着一般情况下引力坍缩会导致形成奇点。但是,黑洞的行为应该像一个液体球,尽管一个天体的初始状态并非为圆球形,但是随时时间的坍缩并形成了黑洞,由于引力波的发射,这个天体会平静下来,并最终成为了圆球状态,后来更详细的计算支持了这种观点,并最终为人们所普遍的接受!


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