黑洞是什么东西？

滴滴

11-23

0次

黑洞是啥？

黑洞是啥？从上个世纪著名物理学家爱因斯坦、史瓦西等人联合提出来至今没有一个明确解释，仅仅只是物理学和天文学理论上的研究的一个热点。

天文学家知道，黑洞是宇宙中最神秘的天体之一，同时也是宇宙中密度最大的天体。迄今为止地球人类科学家发现黑洞给人们的第一印象就是“恐怖”，它能够吞噬宇宙中的一切物质，其引力强大到光都无法逃脱。知道黑洞它是个隐身的宇宙掠夺者。

提及黑洞很容易让人望文生义的，想象成一个大黑窟窿，其实不然，所谓的黑洞并不是人们理解的那样。

普通阅读者如果想了解黑洞，就得知道爱因斯坦的狭义相对论、广义相对论。爱因斯坦从狭义相对论中推导出的最著名方程质能方程：

E=mc²见下图所示

这个方程由三部分组成，（1）E是能量，位于方程的一边，表示系统的总能量；（2）m是质量，与能量存在联系；（3）c²是光速的平方，使能量和质量等价的换算因子。

这个质能方程等式彻底改变了我们对世界的认识，正如爱因斯坦自己说的：“这个方程遵循狭义相对论，质量和能量都是同一事物的不同表现形式。对于一般人而言，这是一个不太熟悉的概念。

直到1916年，德国科学家史瓦西在枪林弹雨的战壕里，发现了爱因斯坦方程对大质量恒星的精确解。后来爱因斯坦这个解，计算围绕太阳引力，又重新发现一百年前（1783年）的英国科学家约翰.米歇尔提出的黑洞假说。

如果说相对论因为太高深莫测，还不能被大众所了解，那么哈勃定律（在物理宇宙学里，指遥远星系的退行速度与它们和地球的距离成正比）则因为出自实验室物理很好理解，这两大理论就构成了宇宙学的基础理论。

正是这两大宇宙学理论,让人们发现了黑洞, 对于黑洞的研究还有很多其他的物理理论,比如, 电磁学、钱德拉塞卡极限、史瓦西半径、奇点理论等,所有这些理论都为完美解释宇宙天体的变化做出了贡献。

以上理论的基础都离不开引力、电磁力等力的相互作用,爱因斯坦曾提出了大统一理论。后来的科学家也是基于这种思想来对宇宙进行研究。而黑洞所表现出来的时空维度正好符合科学家对宇宙秘密的探究。科学家通过对黑洞的研究又提出了白洞与虫洞的假设,如果黑洞完全被解密,也许人类可以穿梭于不同的时空,想想这样的前景都是让人振奋的。

霍金认为:黑洞并不是孤立存在的,与其相对应就是白洞。黑白洞双生共存,两者相当于一条通道的两个口, 如果你不幸被黑洞吸了进去,你有可能去到另一个宇宙空间。或许,未来某一天,通过黑洞去旅行,也不是没有可能的。

黑洞连每秒钟30万千米都逃脱不了它的引力，所以科学家们无法通过光的反射来观察它，只能够通过受其影响的周围物体来间接了解它，这就是黑洞由来。据科学家猜测，黑洞是死亡的恒星的残余物，是在特殊的大质量超巨星，坍塌收缩时产生的。黑洞的形成与中子星类似。不过中子星在黑洞面前就是“小巫见大巫”，中子星也是一个极其变态的天体，每立方厘米质量高达一亿吨。地球上所有人类的质量约等于一立方厘米的中子星物质。

当一个超大质量恒星死亡时，由重力崩溃而发生超新星爆炸。强大的压力使物质结构发生巨大变化，通过不断的压缩，最终留下一个小而致密的核心。如果核心的质量是太阳质量的3倍以上，最终它会成为一个黑洞。但从数学角度来看，任何一个有质量的物体，都能变成一个黑洞。

科学家们按照它们的组成来划分，黑洞可以分为两大类。一是暗能量黑洞，二是物理黑洞。暗能量黑洞是星系形成的基础，也是星团、星系团形成的基础。物理黑洞由一颗或多颗天体坍缩形成，具有巨大的质量。它比起暗能量黑洞来说体积非常小，它甚至可以缩小到一个奇点。

双星黑洞，它是由两颗围绕着共同的重心旋转的恒星组成。对于其中一颗来说，另一颗就是伴星。最后来看超大质量黑洞，超大质量黑洞是一种黑洞，其质量是10-10万倍的太阳质量。

旋转黑洞又称为克尔黑洞，它有两个视界和两个无限红移面，而且这四个面并不重合。视界才是黑洞的边界，是指任何物质（经典物理范围内）都无法逃脱的边界。

还有史瓦西黑洞和不旋转带电黑洞，不旋转黑洞也称为R-N黑洞。它是史瓦西黑洞的推广。它不具有角动量，也就是说不旋转，但它是带电的。

知足常乐2021.12.30日晚于上海

其他网友回答：

经过漫长的等待，在全球200多位科学家的努力之下，世界上第一张黑洞照片终于出来啦。

　　发布会中，公布的照片长这样下面这样，圆圆的，红红的，好像还有点糊。

　　发布会公布黑洞照片

　　这张照片要怎么看呢？让超模君带你去看一下。

　　知识点一：黑洞本体看不见

　　知识点二：周边的红色是经过处理的

　　知识点三：光圈是非对称的

　　知识点四：这张照片是拼凑出来的

　　最后，最重要的是，爱因斯坦百年前（1915年）提出的广义相对论，通过这次照片证明，它是对的！

最早的黑洞概念

虽然黑洞这个名词是20世纪才提出，但是早在18世纪末，英国物理学家约翰·米歇尔和法国数学家拉普拉斯就曾预言过这种神秘天体的存在。

1783年，米歇尔在英国皇家学会做了一场报告，他提出了一个观点：有可能存在一种引力强到连光也无法从其周围逃逸的天体，也就是所谓的“暗星”。

无独有偶，1796年，数学家拉普拉斯所撰写的《宇宙体系论》中也指出了存在暗星的可能性。

拉普拉斯

那米歇尔与拉普拉斯所说的暗星是个什么概念呢？让我们从一个简单的思想实验说起。

如果你站着一座高楼的楼顶，沿水平方向扔出一块石头；过一段时间后，这块石头就会落回地面。然后，你越发用力地扔石头。随着这块石头的初速度不断增大，它落回地面的时间也会越来越晚。如果你给这块石头的初速度超过了7.9km/s，它就不会再落地了，而会像地球卫星一样绕着地球旋转。这还没有完，因为你还可以继续提高石头的初速度。如果这个初速度超过了11.2km/s，它就可以挣脱地球引力的束缚并离地球而去。这个能挣脱地球引力束缚的速度，就是地球表面的逃逸速度。

一个天体表面的逃逸速度，只取决于这个天体的质量和半径。如果天体的半径固定不变，其表面的逃逸速度会随着天体质量的增大而增大；反之，如果天体的质量固定不变，其表面的逃逸速度会随着天体半径的减小而增大。

也正是这个非常简单的逃逸速度，催生了暗星的概念。可惜这个暗星理论提出没多久，就遭到了当头一棒。

要解释暗星理论遭遇了怎样的打击，我们需要先介绍一个困扰人类好几百年的超级难题：光到底是什么东西？

光是什么？

关于光的本性，史上曾经出现过两大学派：其中一派是以牛顿为代表的粒子说，认为光由某种坚硬的粒子构成；另一派是以惠更斯为代表的波动说，认为光是某种介质的波动。

但由于牛顿的巨大威望，在整个17世纪中，光的粒子说占据了上风。也正是基于光的粒子说，米歇尔和拉普拉斯才把逃逸速度和光速联系在一起，进而提出了暗星理论。

但19世纪初，英国著名物理学家托马斯·杨做了一个实验，把原本高高在上的粒子说打入了万丈深渊。

托马斯·杨

这就是著名的杨氏双缝实验。

让一束光，从左到右先通过一个有一条狭缝的挡板S1，再通过一个有两条狭缝的挡板S2，最后照到一个接受屏F上。从理论上讲，如果光真由粒子构成，由于中间那两条狭缝的遮挡，右边的接受屏上将只会出现两条狭缝形状的亮线。

不过在实际做实验的时候，托马斯·杨发现在被挡板遮住的区域内，同样出现了很多明暗相间的条纹。

换句话说，光并非一直走直线，而在行进的过程中发生了拐弯。这就不是粒子能做到的事了，必须是波才可以。换言之，杨氏双缝实验发现了一个只能用波动说、而不能用粒子说来解释的现象。

这对暗星理论而言也是一个大噩耗。因为引力只能作用在光粒子上，而无法作用于光波。

既然理论不能成立，拉普拉斯也在1808年，他对《宇宙体系论》进行了再版，并且删掉了所有关于暗星的内容。

暗星理论重出江湖

从那以后，暗星理论早已被人遗忘在历史的垃圾堆。

但在20世纪初，故事又发生了反转。

当时德国物理学家普朗克和爱因斯坦发现，同样存在必须用粒子说、而不能用波动说解释的现象。

也就是光其实既是一种粒子，又是一种波，这就是所谓的波粒二象性。

1915年12月，一位叫卡尔·史瓦西的天文学家注意到《德国科学院院刊》上的一篇文章提出了一个全新的理论，那就是爱因斯坦的广义相对论。

卡尔·史瓦西

广义相对论有一个最核心的方程，叫爱因斯坦引力场方程，而且此方程非常复杂。爱因斯坦本人也无法找到它的精确解……

史瓦西一下子就对这个公式感了兴趣。只花了几天的时间，就快刀斩乱麻地找到了爱因斯坦引力场方程的一个精确解，那就是著名的史瓦西解。

史瓦西解描述了一个有质量、无转动、无电荷的球对称天体，其周围的时空具有怎样的几何特征。

基于这个史瓦西解，史瓦西又发现了一件意义重大的事情。如果一个质量为M的球形天体，收缩到一个特定的范围以内，光就无法再从它的表面逃逸。

换句话说，如果一个球形天体的半径小于一个特定的数值，它就会变成一个连光也跑不出去的太空监狱。

这个特定的数值就是所谓的史瓦西半径，其大小为R=2GM/c^2。

其中牛顿引力常数G=6.674×10^{-11} N·kg^{-2}·m^2，而光速c=2.998×10^{8}·m/s。

如果把太阳的质量（即1.989×10^{30}kg）带入此公式，可以算出太阳的史瓦西半径约为2954米；如果把地球的质量（即5.972×10^{24}kg）带入此公式，可以算出地球的史瓦西半径约为8.869毫米。

也就是说，如果太阳的半径缩小到2954米，或者地球的半径缩小到8.869毫米，就会变成连光都能囚禁的恐怖监狱。

史瓦西的发现让沉寂了100多年的暗星理论得以复活。一个天体要是坍缩到史瓦西半径以内，就会变成一颗永远也看不到的暗星。

但是爱因斯坦和爱丁顿坚决反对这样的可能性。

他们认为，史瓦西解只是一场纯粹的数学游戏；在真实的物理世界中，根本不存在半径小于史瓦西半径的天体。

按照爱丁顿的说法，一定存在某种机制，阻止天体塌缩到史瓦西半径以内。

由于爱因斯坦和爱丁顿的巨大威望，很长一段时间，这种看法都是天文学界的主流。

黑洞名字的由来

前面我们有说到，米歇尔和拉普拉斯管这种太空监狱叫“暗星”。

到了20世纪中叶，天文学界则称它为“引力完全塌缩天体”。

但许多人认为，这两个名字都不够理想：前者不够清晰，而后者又过于拗口。

在1967年底的一次学术会议上，来自是美国著名物理学家约翰·惠勒首次把这种连光都逃不出去的太空监狱称为“黑洞”。

约翰·惠勒

这个名字，很快就以它的简洁和神秘，得到了世界各国天文学家的认可。

但法国天文界却死活也不同意，因为他们觉得黑洞这个名字过于色情。

有了名字以后，黑洞的研究变得越来越热门，最终成为了天文学最大的热点之一。

人们利用理论物理的工具，对黑洞进行了大量的研究，而这些研究后来又极大地促进了理论物理的发展，于是才有了今天发布的人类史上第一张黑洞照片。

其他网友回答：

黑洞是道德经中道的本体，黑洞不发光会辐射一些射线，惟恍惟惚，黑洞常无名轮廓很小，黑洞常无为而无所不为。黑洞是天地之母，黑洞比象雄佛教的大帝盘古更早诞生，黑洞应该是神话传说中女娲娘娘的本体，女娲娘娘画中的蛇身，代表黑洞的积吸盘。

孔得之容唯道是徒，天文望远镜观测到的景象，只有黑洞是空白的。绳绳不可名，复归于无物，黑洞吞噬恒星是积吸盘像绳子一圈圈的旋转，不可看到黑洞内部的状态，吞噬完恒星后黑洞恢复到看不见物质的状态。

黑洞执大象天下往，黑洞执掌大量的星象，是一方天地的最终归宿。乐与饵，黑洞使星系运动像音乐一样有规律，使星系出现像筋健一样的星系旋臂。

其他网友回答：

谢邀:

黑洞就是一个星体，由于光折射而成。

其他网友回答：

播放暂停

进入全屏退出全屏

00:00 00:00

重播请刷新试试

天文学界明年要搞的大新闻，eyeopener今天就要给各位剧透啦。

如果不出意外的话，“黑洞照片”这一词会在明年席卷网络，霸占报章的大头条。首先，你现在看到的黑洞照片，没有一张是实拍，都是艺术渲染。这是因为黑洞的观测很困难，要么太小，要么太远，要么又小又远，而且黑洞的引力大到连光都无法逃脱。因此在银河系中心观测超大质量黑洞就像站在地球上给月球上的一张DVD拍照一样。既然迄今为止人类都没有近距离观察过黑洞，又为什么能一口咬定它确实存在呢？

通过反推法，也就是观察黑洞造成的影响，比方这段对银河系进行长达16年的慢速摄影之后，加速3200万倍的播放画面，可以看出这些星星在围绕着某种物体做轨道运动，而已知如此小却又能产生这么大引力的只有超大质量黑洞。另外一个现象就是星体碎片盘旋于黑洞边缘时，由摩擦带来的热量。人类是能够观测到的。这是两个穿过彼此的星系图片，通过观测X射线可以看出中至少有九个黑洞。这些小点点是距离银河系中心30-100亿光年的超大质量黑洞发出的射线源。而这只是茫茫宇宙的一角。

2017年4月初旬，人类利用分布于世界各地的8个射电望远镜阵列首次勾勒黑洞的模样，不过受厚气云层和星际尘埃的影响，照一次照片虽然只要半个月左右，但数据整合和降噪等洗照片过程需要半年到一年的时间，而现在已经过去半年了。

其他网友回答：

感谢悟空的邀请！

原创思想，我觉得黑洞由于其附近是有着众多的星体运动，而就会使到其附近的空间，产生出一个极大的旋涡而盘旋的，而就形成出黑洞了。但当然，空间产生出的这个黑洞旋涡是有起因的，比喻说，它的起因有些人认为是恒星当耗尽了它的能量，而就产生出坍塌而形成出黑洞了。但这些恒星能够形成出黑洞，应该是经过了一百几十亿年的时间，才能演化出黑洞的。而我们现在所看到的恒星，有些已经是存在着一百几十亿年的时间了。而形成出黑洞的恒星，岂不是大于现在宇宙年龄的一百几十亿年？又或是恒星可能只能维持着一百几十亿年的时间，而过去了的恒星由于已形成了黑洞了，或形成出其它的物质了，而我们就无法验证过去的这些恒星或黑洞的了。而就只有按现在所观察到远处的恒星发出的光谱，而确定出宇宙的大约年龄了。但如果是这样的，那宇宙的大约年龄亦是不可知的了。

再说，黑洞是什么呢或有什么呢？这个真的不知了，如果是非说不可的，而就只有继续的瞎猜了，黑洞可能是连接另一维度时空的出入口了，因为感觉时空是层层叠叠的，或是多维度性的，而多维度性的时空，在黑洞这个强大的引力场作用了，是可以扭曲着多维性空间的，而打开多维性空间的屏障的。但不知是不是这样的认为，而就不知了，以下就交给下面的砖家继续的讨论吧！

其他网友回答：

应激请，黑洞是大质量的星体，它本身不会发光，光是电磁波，黑洞没有产生电磁波的条件，没有光源，黑洞能100%吸收光。黑洞的引力很大，但不存在奇点，不可能引力无限大。黑洞有体积和大小。黑洞周围像大质量星体一样，周围存在大气层。黑洞不能吸引光，黑洞不能扭曲空间。黑洞引力大到光都跑不出来，是童言，毫无根据。黑洞看不见是吸收光和没有光源的原故，不要认为漆黑的房间就是黑洞。光线在黑洞近经过时会发生弯曲，是黑洞周围大气层的折射作用，不是引力吸引光，也不是空间扭曲。大家都是猜测，信不信由你，与我无关。

其他网友回答：

迄今为止，黑洞内部究竟是什么样子还不得而知。可以说，描述黑洞结构的特征是相对论天体物理学的一个重大挑战。一般而言，黑洞是从大质量恒星坍缩而来。在恒星自身强大的重力作用下，所有物质都被压缩到一个体积无穷小的奇点中，所以此处的密度无穷大，并且向周围时空产生了巨大的引力作用。由于奇点的情况十分极端，使得物理定律全部在此失效，目前没有能够描述其性质的物理理论。

黑洞中心的奇点会强烈扭曲周围的时空，导致光都会被束缚其中，无法逃逸出来，黑洞之内的逃逸速度比光速还快。距离奇点越远，逃逸速度越低，直至黑洞的表面，逃逸速度降为光速。黑洞的表面把时空隔成了两部分，我们无法获取黑洞内部的信息，所以黑洞的表面被称为事件视界。奇点到事件视界的距离被称为史瓦西半径，很容易通过机械能守恒定律计算出来：r=2GM/c^2（其中G为万有引力常量，M为黑洞质量，c为光速）。如果把太阳压缩成一个黑洞，它的史瓦西半径仅为3千米左右。

当黑洞吞噬恒星或者气体物质时，会在周围形成吸积盘。物质被剧烈加热，并向外释放出大量的电磁辐射，通过探测这种电磁辐射是寻找黑洞的方法之一。

此外，如果黑洞存在自旋现象，当黑洞旋转时，它还会带着周围的时空一同旋转，这个区域被称为能层。

虽然黑洞的中心还无法被物理定律描述，不过，根据数学物理学家罗杰·彭罗斯的宇宙监察假设，物理定律在视界内失效对于黑洞之外的物理学没有影响，所以我们不需要太担心现有物理理论的局限性。

其他网友回答：

宇宙黑洞本人认为是宇宙能量物质聚散运动变化的一种视觉现象，它小到微观粒子，大到恒星系的轨迹变化形成的视觉现象。

懂物理知识的人都知道，小到自由电子，大到星球甚至星系都是呈螺旋轨迹运行的，因此就有一个相对的中心点。若这个中心点是所有恒星都照射不到的范围时，在人的视觉里它就是一个黑洞。而当这个中心点是天体撞击的爆炸点时，这个中心点就是白洞。

每一个恒星系中心的前方就是一个曾经的黑洞转换成白洞的方位。宇宙黑洞是宇宙衰老天体的藏身地。

宇宙黑洞就是周围恒星的光线无法照射的空间，那里隐藏着一些古老天体，一片静寂的时空，所有天体因外力(光线)无法到达，所有天体基本处于静止状态，物质密度极高，温度极低，一切物质以高密度的固态存在，它们组成了每个恒星系的最外层的外壳。而且象银河系这样巨大的超星系也有这样的外壳。这种星系外壳与外壳的区域便是一个个黑洞区。当这种大小不一的外壳，因星系相对近轨运动发生碰撞时就会发生爆炸而变成大小不一的白洞。

还有一种视觉黑洞便是因宇宙天体因碰撞发生爆炸时发射的能量，以及各类恒星向太空中抛射的能量在太空中因受到周围的天体反射阻击而形成的一种类似地球上的龙卷风和台风一样的宇宙天象，它搅动着周围的天体随它的能量潮一起旋转，并在旋转的引力作用下发生摩擦分解及天体与天体在旋转的中心区域发生碰撞发生大爆炸，使其旋转的能量不断壮大，它就是宇宙中真正的超大再生机，它就是形成超大恒星系能量中心的来源。那个旋转中心的最前方的吸盘口就形成了一个黑洞视界面，因它的前方是衰老天体区域。

其他网友回答：

对于黑洞是啥之话题，我个人的观点认为，所谓的“黑洞”，是目前天文学界对宇宙特定天体的一个代号，实际上所谓黑洞并非是一个“洞”，而是存在于浩瀚宇宙之中所呈现的一个无尽通道的网状天体，可称之为宇宙之网天体现象。为什么会这样说呢？因为：

宇宙是一个无限自然空间的概念，是由数之不尽的恒星及其恒星系所构成无始无终、无边无际、无穷无尽、无限物质和无限空间之客观存在的自然天体，数之不尽的恒星系犹如是组成宇宙无尽的细胞，是构成宇宙物质结构的基本单位，都是一个个独立的物质周期循环运动的实体，都能实现恒星系物质周期性的循环运动，实现恒星及其恒星系的周期循环再生与轮回。数之不尽的恒星系充盈着宇宙无限的自然空间，共同来支撑着宇宙天体永久的恒存。

在浩瀚无垠宇宙的天体之中，每个恒星系都是同一样的物质结构，都是同一样有一颗巨大质量和体积恒星及恒星的磁场所掌控，都是由一颗恒星（太阳）和诸多个大行星天体所组成，都是同一样的发展自然规律，都是呈类圆形的空间状态。在宇宙数之不尽之恒星系的边缘，从磁性的角度上看，都是磁性同性的物理现象，会导致数之不尽恒星系的边缘与边缘之间产生同性相斥的磁性现象，形成了恒星系与恒星系的边缘与边缘之间产生一种一定缓冲距离的呈网状的另类天体自然现象。

这种处在宇宙恒星系边缘与边缘之间的呈网状的另类天体现象，可称之为宇宙之网天体现象，这是一种包裹着宇宙所有恒星系外围空间的自然天体，能起到对每个恒星系的隔离和独立性运动的缓冲平衡作用。由于每个恒星系都有同向的自转运动现象，每个恒星系边缘的运动速度是奇快无比的情况，会令宇宙之网天体产生强大的对流和旋涡运动的物理透镜现象，是宇宙所有恒星系之恒星的光和热都无从到达的空间天体地带，并会形成了宇宙暗物质和暗能量专属运行的自然天体。因此，所谓的“黑洞”，并非是存在于宇宙之中的一个洞，而是存在于浩瀚无垠宇宙之中包裹着所有恒星系外围空间呈网状黑暗的自然天体，这种无尽并呈网状黑暗天体的自然现象，称之为：宇宙之网（黑洞）天体现象。