2019-11-14 15:53:58 佚名

白小金

黑洞一種廣義相對論研究的特殊天體，黑洞的概念最早由德國天體物理學家史瓦西提出，他根據愛因斯坦的廣義相對論場方程算出了一個特解。現在我們狹義上稱黑洞的半徑指得就是史瓦西半徑。

史瓦西半徑的計算也很簡單，如果一顆天體它的逃逸速度按照光速來計算，這意味著光都難以從這顆天體中傳播出來，計算的半徑就是史瓦西半徑，這個邊緣也就是黑洞的事件視界。任何物質和信息都不能從黑洞視界逃脫出來，但是黑洞卻會不斷的吞噬著靠近它的天體永遠都不會滿足。

那麼這些被吞噬的物質去了哪裡？

黑洞的全部質量都集中在奇點上，在奇點和黑洞視界之間很可能是一片虛無，物質被吞噬進黑洞後直接被奉獻給奇點。奇點是一個熾熱、緻密、體積無限小、時空曲率無限大的點，目前的理論很難去嚴謹的描述奇點。無論是量子力學還是相對論彷彿在奇點的身上失去了它們的魔力。

還有另外一種人假說，黑洞在宇宙中就像是一個貪吃蛇永遠不知滿足簡單的說就是隻進不出，天文學家提出了白洞的概念，它的性質和黑洞正好是相反的。黑洞白洞之間靠著蟲洞相連，被黑洞吞噬的物質會全部以能量的形式從白洞釋放出去返還給宇宙。目前宇宙中發現的一些高能粒子釋放現象，可能是白洞的原型，但是上無法確定。

最大的可能性就是黑洞像一個貪吃的孩子會把自己吃的越來越胖，最終質量不斷變大變成了超大質量黑洞，從而形成大的星系。例如我們銀河系的維持銀心的超大質量黑洞起著巨大作用。

科學黑洞

我們印象中的黑洞，擁有著非常強大的引力，強大到可以把靠近它的所有物質都吸引進去，連光線也無法逃脫。在黑洞中那個奇點，是一個體積無限小，密度無限大，引力無限大，時空曲率也無限大的點。那麼，當物質通過黑洞的視界落入那個“點”後，會發生什麼呢？

關於這個問題，現在的物理學還無法給出一個確切的答案，因為在視界之後的世界中，其物理規律和我們的世界是不同的，在這裡會發生什麼事？是通往另外一個宇宙？還是一片空白歸於虛無？還是像《星際穿越》那樣跑到一個書架的背面在時間軸上跳躍？現在還沒有有人能解釋。

雖然沒有準確的答案，好在黑洞還有質量，電荷，以及角動量這三個參數供我們研究，讓我們可以依據當前現有的理論進行推測，當一個物體落入黑洞後，在跌入奇點的過程中，這個物體會因為具有體積，使得前後受到的引力大小是不同的，而且越靠近中心引力差越大，導致物體會被不斷拉長，也可以稱之為麵條化，在無限靠近奇點的時刻，物體會完全失去體積，也就是失去維度並不可逆地消失於奇點。

但在這種“只吃不吐”的狀態下，黑洞的質量只會不斷的增加，但是現代物理學告訴我們，黑洞的事件視界表面面積與它黑洞的質量是成正比的，所以隨著質量的增加視界表面面積也只能跟著增加，不能減少。但這似乎違背了熱力學第二定律，因為，當物體落入黑洞後，它們的熵就會由此消失（所有關於這個物體的信息都不在存在），那麼宇宙作為一個孤立系統，其中的熵就會減少。所以人們相信黑洞不會像貔貅那樣只吃不吐的，必然會以某種方式釋放出一些東西出來。斯蒂芬·威廉·霍金先生的成就——霍金輻射假說就是這麼來的。引用一下網上的解釋：

在黑洞外產生的虛粒子對，其中一個被吸引進去，而另一個逃逸的情況下。如果那個逃逸的粒子獲得了能量，那麼就不需要跟其相反的粒子湮滅，它可以逃逸到無限遠。外界看起來就像黑洞在發射粒子一樣。這個猜想中的輻射被稱為“霍金輻射”。由於粒子是向外帶去能量，所以它是吸收了一部分黑洞的能量，這樣黑洞的質量也會漸漸變小，消失；同時它也向外帶去信息，所以並不違反信息定律。

所以可以說黑洞並不是完全“黑”的。霍金輻射能夠讓黑洞失去質量，在黑洞演化的歷史中，當黑洞損失的質量大於它增加的質量時，那麼黑洞就會慢慢變小直到最終消失，即黑洞蒸發了。自然，落入黑洞那些物質也會隨著黑洞的蒸發而完全的消失。

黑洞蒸發的速度與它的質量成反比，也就是說，質量越大的黑洞蒸發的速度越慢，一般大質量恆星死亡產生的黑洞壽命大約為10^66年，而一些星系中心那些超大質量黑洞（100萬—100億倍太陽質量）則可以存在10^90年以上（這是個超級大的數字），真正意義上的與天地同壽。

當然，還有一些觀點認為黑洞是通往另一個世界的入口，進入黑洞後，會從“白洞”出來，到達另一個宇宙。但“白洞”目前還僅僅是一種理論模型，尚未被任何觀測所證實。所以這種假說還是在科幻電影上看看比較好。這裡就不詳細討論了。

最後囉嗦一點，關於黑洞內的引力奇點，以目前所知的物理定律是不適用的，包括那裡的時間與空間。沒人知道黑洞內部究竟發生了什麼，我們只能從外界系統的看黑洞，可以觀測的信息是黑洞吸入物質，霍金輻射，與之對應的是黑洞的質量，事件視界面積增加，減少以致最終消失。

清明的星空

首先在我們通常的理解當中，黑洞的引力非常大，大到連光都無法逃脫，所以在人們的心目當中，黑洞似乎就成了一個吞噬萬物的巨獸，但實際上黑洞只是製造了一個極度扭曲的空間，當光來到這個空間的時候，由於前進的路彎曲了，所以它只能順著彎曲的道路，走進黑洞裡面，然後就再也出不來了。

那麼物質進入黑洞之後，到底去哪了，這一點目前還不好說，但有一種研究認為，當物質進入黑洞之後，會被巨大的引力碾碎，變成一些粒子，這些粒子不會消失，它們會圍繞著黑洞進行旋轉，那麼進入黑洞的物質越多，這些粒子也就越多，所以隨著時間的推移，這些粒子會在黑洞的周圍，形成一個圓盤。

然後由於黑洞的引力範圍，是隨著距離而逐漸削弱的，所以這個圓盤內部的粒子，要比外圍的粒子旋轉速度快，這種存在速度差的旋轉，會導致粒子和粒子之間，產生劇烈的摩擦現象，而摩擦則會產生溫度，這種溫度往往能達到數百萬度以上，甚至是更高。

然後由於磁場的作用，粒子流會從垂直於圓盤的兩側噴發出來，這種噴發出來的粒子流，往往相隔數十萬光年，能被人類看見，所以這個問題的答案，似乎已經很清楚了，黑洞實際上是一個吸積性非常強的天體，當物質進入黑洞的引力範圍之後，首先會被碾成一些粒子。

這些粒子往往不會掉進黑洞裡面，而是組成一個圓盤繞黑洞進行運動，然後黑洞吸積到的物質越多，這個圓盤的範圍也就越大，那麼隨著時間的推移，當圓盤當中的物質越來越多的時候，這些物質最終會量變產生質變，然後聚集在一起，一些恆星便誕生了。

所以從這個角度來看，黑洞雖然吞噬萬物，但實際上也間接的創造了一個大星系，也製造了無數的恆星系，因為如果沒有黑洞強大的吸積性，宇宙中的物質就不會被大量的聚集在一起，這樣就不存在星系，也不存在恆星，更不存在生命，所以黑洞聽起來可怕，但它也是生命之源。

科學薛定諤的貓

黑洞就像我國神話傳說中的饕餮怪獸，它只吃不吐，無論是任何物質，只要到了黑洞的附近就會被它吸引，進而被它吃掉，就連一秒鐘就能飛跑30萬公里的光子，只要走進黑洞的視覺邊界就別想再逃一出來，只能被其強大的引力場捕獲而葬身於此。

宇宙中所有的黑洞都在不斷的吸食物質，比如我們的銀河系中心黑洞，大約一千年左右時間就會吃掉一個太陽，那麼被黑洞吃掉的物資到底去了哪裡呢？其實準確來說還沒有誰知道具體情況，因為關於黑洞中的世界，我們還一無所知。

如果一般認為被黑洞吃掉的物質，基本上會永遠留存在黑洞中，雖然黑洞都有霍金輻射的蒸發現象，但是這種現象使黑洞損失的物質極其微弱，大質量黑洞經歷萬億年時間也不會被蒸發掉。另外隨著黑洞不斷的吸食物質，它的質量也會不斷的增大，這也說明進入黑洞的物質已經留存在黑洞之中。

那麼這些物質都留存到了哪裡呢？這個問題實際上就是討論黑洞裡面到底是什麼樣的景象了。一般認為黑洞的最深處有著一個彙集黑洞絕大多數物質和能量的奇點，它才是黑洞的真正實體，而我們所看到的黑洞，不過只是黑洞的視界體積，其實黑洞的視界體積是虛無的，奇點才是真實的，但是奇點到底是什麼樣子，沒有人清楚。

黑洞中的物質也不同於我們所看到的物質，因為他的巨大引力將中子都壓碎了，至少會壓縮成夸克態。

如果你身處黑洞之中，集合了絕大多數物質和能量的奇點是不是會很明亮呢？這麼想的話就錯了，因為所有的物質都會以光速射向奇點，而奇點卻不會向外發射物質，因此當我們看向奇點的時候是漆黑一片，看向黑洞的外圍時，由於光粒子等不斷湧入，所以會是一片光明。

科普大世界

首先要明白黑洞是一個天體，並不是一個“洞”。

黑洞到底是什麼？地球上三個人與黑洞的關係最為緊密，分別是愛因斯坦、史瓦西、霍金。

圖示:人類捕獲的首張黑洞照片

愛因斯坦廣義相對論中預言了一種特殊的天體，其引力極大，引力大到周圍的光子也無法逃脫。
德國天文學家史瓦西通過求解愛因斯坦引力場方程得到一個解，這個解表明如果大量的物質集中在一點，其引力就會變得極大，任何物質進入這個“點”的作用範圍都無法逃離。

圖釋：德國天文學家、物理學家史瓦西

霍金應用量子場論方法對黑體進一步作出瞭解釋——黑洞也在對外輻射能量。

圖釋：黑洞照片

黑洞的“視界”

黑洞吸收的物質當然成為了黑洞的一部分，黑洞就是一個特殊的天體，只不過引力極大。大的天體都具有一個引力場，如果物質進入天體的引力場作用範圍，就會受到其引力作用撞向天體，黑洞也是如此，天文學家還為黑洞引力場邊界取了一個專有名詞——視界。任何進入視界的物質都將會被黑洞吸引並“吞噬”，變成黑洞的一部分。

黑洞形成時被吸引的物質也將成為了黑洞的一部分。

超大質量的恆星在聚變末期，由氫逐漸通過熱核聚變反應生成較重的元素，聚變核心變成鐵元素後，聚變反應無法自動維持下去，這時聚變放出的能量不足以平衡朝向恆星中心的引力，恆星發生坍塌，表面的物質受到吸引向中心靠攏，物質受到了極度的擠壓，密度變得極其大，當半徑小到一定程度後就變成了黑洞。

地球如果半徑壓縮到9毫米，地球也將變成一個黑洞，這個數值也被稱為地球的史瓦西半徑。

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核先生科普

理論上，黑洞不像地球和太陽這樣由原子組成的實體，也不像白矮星和中子星這樣由簡併物質組成的實體，黑洞是一種被極度彎曲的空無空間，在其中心有一個體積無限小的奇點，那裡是黑洞的質量之源。之所以會形成黑洞這樣的特殊天體，主要是因為大質量恆星的引力坍縮作用太強，在沒有核聚變產生的輻射壓支撐之後，它的重力強大到可以把原子中的亞原子粒子壓碎，從而無法維持實體物質的存在。最終，這些物質都被擠入奇點中。

根據廣義相對論的預言，黑洞內部的時間和空間座標是相反的，時間流逝的方向指向中心的奇點。這意味著任何被黑洞吸收的物體都會不可避免地到達奇點，從而使黑洞的質量增加。

由於時間膨脹效應，在黑洞強引力場周圍，物體在靠近黑洞的過程中將會出現奇特的現象。在物體下落過程中，外部觀察者會看到物體的下落的速度變得越來越慢。直到它們到達黑洞的表面，物體看起來就會靜止在那裡，然後在無限的時間之後紅移消失。不過，這種現象是參照系不同所引起的。對於物體本身，它們是實實在在地穿過黑洞表面，最終到達奇點，而不會靜止在黑洞表面。

此外，如果黑洞是質量較小的恆星級黑洞，那麼，物體將會在穿過黑洞表面之前被潮汐力撕碎成原子。而如果黑洞是質量較大的超大質量黑洞，那麼，物體可以順利穿過黑洞表面，但在靠近奇點時也會被潮汐力撕碎。但不管如何，物體都無法保持物質形態，最終的歸宿都是黑洞的奇點。

火星一號

被黑洞吸走的東西，都進入到黑洞內部的奇點了。而且，物質結構被全部撕裂，大部分的粒子物理的守恆量都被破壞了。比如，重子數在黑洞內部就不守恆。你丟一個質子進黑洞，黑洞裡不會多一個質子，而是把物質結構轉為了時空結構。而且，這些被黑洞吸收的東西，最後大部分的信息都丟失，只剩下它的質量與電荷，以及角動量這三個參數遺留下來。比如你丟一個美女進入黑洞，黑洞不會記得這個美女的相貌——所以在這個意義上，黑洞吸收物質是一個信息丟失的過程。

當然，也有一些科學家認為黑洞吸收物質的時候，信息沒有丟失，而是把信息存在黑洞的表面了——黑洞的表面有熵，也有信息。這是一個很奇特的想法，現在還不能證明這個想法到底對不對。因為我們現在還沒有能力操縱一個黑洞，對它做實驗。

黑洞在吸收物質的時候，在進入事件視界之前，還會發出引力波。所以，你提出的問題還應該考慮前期的引力波效應。

瀟軒

黑洞是宇宙中最神秘的天體，我們無法直接觀察到黑洞，但其巨大的引力效應間接表明著黑洞的存在，通過黑洞吸積物質時釋放出的X射線輻射可以對其進行研究。

黑洞本質是大質量恆星塌縮後，中子簡併壓力也無法抵抗其向內的引力，從而坍縮成一個奇點。

這時，宇宙中的一切物質包括光都無法脫離黑洞奇點的引力束縛，它就像一個無限深的引力勢阱，所謂的黑洞中心也就是奇點，它半徑無限小，密度無限大，當前物理定律無法對其進行描述。

一切物質一旦進入黑洞的事件視界，都會不可避免的墜落到黑洞的中心去，被潮汐力牽扯拉碎，成為最基本的粒子，化為黑洞的組成部分。

即使是恆星級別的天體碰到黑洞也會乖乖的被其吸引，成為黑洞的盤中餐。那麼黑洞是不是隻會吸引，不會釋放物質呢？霍金就提出了黑洞輻射，認為黑洞也會發射粒子和輻射。但霍金的這種假想，尚未得到科學的證實。

有人也根據黑洞只吸不出的特性，提出還有相反的白洞存在，認為白洞是隻出不進，黑洞和白洞之間通過蟲洞相連接。甚至還有人認為黑洞就是個時空之門，可以穿越。但以上這些想法基本都是科幻，沒有任何觀測證據可以證實。

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量子實驗室

黑洞裡面是什麼這個話題現在也是沒有答案的，我們都知道黑洞是一個質量和密度都非常大的天體，連光線都無法逃脫，進入黑洞的物體會被撕得粉碎，宇航員如果想探測黑洞內部，在視界內就會被拉成一根麵條狀物體，人類還沒有任何手段來探測，所以以下幾種說法都是基於猜想的。

第一種、我們知道黑洞內部不存在著時間和空間，因為你一旦處於黑洞中，你會發現你被拉長了，這就是意大利麵條效應，但是實際上你的時間是靜止的，你暫停在了那一刻。因此黑洞被稱為無。

第二種、黑洞是由中子星塌縮而成的，科學家提出如果黑洞可以將時間靜止，那麼它就是我們所尋找的時間機器，因為當人類掌握了黑洞的能力，也就同時掌握了時間和空間，因此黑洞內部被稱為時間機器。

黑洞大多是宇宙裡面的恆星壽終正寢的地方，如果要比喻的話，黑洞是一個墳場也是一個垃圾回收站。所以在黑洞裡面是什麼，簡單的理解來說是宇宙剩餘的能量或被黑洞吞噬的天體，比如:被壓縮的光,被擠壓的星球。黑洞佔據了宇宙總質量的90%，黑洞可以說是無處不在。更加具體的解析我們可以從黑洞的形成中尋得些許依據來探究宇宙的黑洞到底都裝著什麼東西。

大量的物質在黑洞邊上，所提供的引力是巨大的，隨著不斷有物質落入，事件邊界越來越大，而物質沒有進入真正的黑洞，都在黑洞和事界之間的空間裡，就像地幔在地核和地殼之間。只要時間足夠長，所有黑洞都會變為白洞，宇宙裡又充滿了基本物質，另一個循環開始了。剩餘部分還沒有變成白洞的黑洞，成為新宇宙的超級怪物，星系中心，這樣也就可以解釋清在宇宙誕生的幾億年裡就有那麼多超級黑洞了。

原子核中的空間從微觀角度來看非常巨大，電子、質子又被其他粒子組成（其中由我們所未知的細粒物質組成），其內部空間也非常巨大，被壓縮粉碎組合成另一種我們現在科技文明所末知物質。也許再過幾百年，我們的子孫會知道的。

隨拍Video

被黑洞吸走的東西去哪裡了呢？

答: 黑洞一個視覺上的黑洞，在科幻小說中經常出現關於黑洞的內容。在《星際穿越》裡面人們所看到實際上是一個視覺上的黑洞；它的質量應該有一百億個太陽那麼大。

黑洞到底是怎麼形成的?黑洞是什麼？其實，在幾個世紀以前，法國物理學家“拉普拉斯” 就預言過，他的理論根據是牛頓的萬有引力。

●在地球上人們能夠感受自己的重量，這是地球對人產生的萬有引力，人們要想逃出地球，就必須以所謂的第二宇宙速度，也就是每秒十幾千米，才能夠逃離地球的引力。同樣，要想從太陽系表面逃離，就得要有更快的速度，而太陽的光速度為每秒30萬千米，那麼要達到這個速度，就得達到第三宇宙速度。

●太陽系在茫茫無際的宇宙中，就像一隻螞蟻一樣。在宇宙中，通常是十幾個太陽質量的黑洞有很多，據物理學家、天文學家猜疑；黑洞一開始是一顆質量很大的恆星，大概有幾十個太陽大，它充分燃燒到最後，拋出了大量的物質，但是還要一些拋不出去，這些物質在萬有引力的作用下逐漸變小，這樣形成了黑洞。黑洞在宇宙中比比皆是。

●根據我的理解，我們的宇宙在加速膨脹，這種加速的過程使宇宙看起來更像一個黑洞，只不過是時間反演的黑洞，也就是回放的黑洞。如果真是這樣，那麼宇宙之外確實有一塊無形的屏幕。人類永遠看不到外面，哪怕你再活一千億年，或者人類再延續一千億年，我們一千億年之後的子孫可能也看不到外面。所以，如果真是這樣的話，我覺得我們不應該去想如何應對，就好好地在這個字宙裡面生活吧。而且，我個人認為，在未來，我們這個宇宙是會被人類全部征服的，當然不是我們自己，是我們後代的後代的後代。因為我相信，智慧生命可以跑出太陽系，可以跑到銀河系的任何一個角落，然後飛出銀河系，最終佈滿宇宙。

●當然佈滿宇宙之後，人類又會面對這樣一個問題:我們這個宇宙是否有一個逃不出去的邊界?我們之前談過的關於黑洞的話題都是經過驗證的，比如天文學家看到了銀河系中間有黑洞,LIGO 也看到了雙黑洞合併,諸如此類,都是已經被驗證的話題。而我們剛剛談到的三個話題則是關於未來的話題,也就是說在理論上都成立,但是在實驗上成不成立還是未知數。