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2018-12-26 01:58:27

•   黑洞的提出
  1967年,剑桥的一位研究生约瑟琳。贝尔发现了天空发射出无线电波的规则脉冲的物体,[ Astronomy ] The Black Hole这对黑洞的存在的预言带来了进一步的鼓舞。起初贝尔和她的导师安东尼。赫维许以为,他们可能和我们星系中的外星文明进行了接触!我的确记得在宣布他们发现的讨论会上,他们将这四个最早发现的源称为LGM1－4,LGM表示“小绿人”（“Little Green Man”）的意思。
    然而,最终他们和所有其他人都得到了不太浪漫的结论,这些被称为脉冲星的物体,事实上是旋转的中子星,这些中子星由于在黑洞这个概念刚被提出的时候,共有两种光理论：一种是牛顿赞成的光的微粒说；另一种是光的波动说。我们现在知道,实际上这两者都是正确的。
    由于量子力学的波粒二象性,光既可认为是波,也可认为是粒子。在光的波动说中,不清楚光对引力如何响应。但是如果光是由粒子组成的,人们可以预料,它们正如同炮弹、火箭和行星那样受引力的影响。起先人们以为,光粒子无限快地运动,所以引力不可能使之慢下来,但是罗麦关于光速度有限的发现表明引力对之可有重要效应。
    
    英文黑洞 [拼音] [hēi dòng] 1783年,剑桥的学监约翰·米歇尔在这个假定的基础上,在《伦敦皇家学会哲学学报》上发表了一篇文章。他指出,一个质量足够大并足够紧致的恒星会有如此强大的引力场,以致于连光线都不能逃逸——任何从恒星表面发出的光,还没到达远处即会被恒星的引力吸引回来。
    米歇尔暗示,可能存在大量这样的恒星,虽然会由于从它们那里发出的光不会到达我们这儿而使我们不能看到它们,但我们仍然可以感到它们的引力的吸引作用。这正是我们现在称为黑洞的物体。
    事实上,因为光速是固定的,所以,在牛顿引力论中将光类似炮弹那样处理实在很不协调。
    （从地面发射上天的炮弹由于引力而减速,最后停止上升并折回地面；然而,一个光子必须以不变的速度继续向上,那么牛顿引力对于光如何发生影响呢?）直到1915年爱因斯坦提出广义相对论之前,一直没有关于引力如何影响光的协调的理论。甚至又过了很长时间,这个理论对大质量恒星的含意才被理解。
     
  【黑洞的产生】
    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。
    任何靠近它的物体都会被它吸进去,黑洞就变得像真空吸尘器一样．
    亦可以简单理通常恒星的最初只含氢元素,恒星内部的氢原子时刻相互碰撞,发生裂变、聚变。由于恒星质量很大,裂变与聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡,以维持恒星结构的稳定。
    由于裂变与聚变,氢原子内部结构最终发生改变,破裂并组成新的元素——氦元素。接着,氦原子也参与裂变与聚变,改变结构,生成锂元素。如此类推,按照元素周期表的顺序,会依次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成。直至铁元素生成,该恒星便会坍塌。这是由于铁元素相当稳定不能参与裂变或聚变,而铁元素存在于恒星内部,导致恒星内部不具有足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡,从而引发恒星坍塌,最终形成黑洞。
    
    跟白矮星和中子星一样,黑洞很可能也是由质量大于太阳质量20倍的恒星演化而来的。
    当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢）,由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。
    所以在外壳的重压之下,核心开始坍缩,直到最后形成体积小、密度大的星体,重新有能力与压力平衡。
    质量小一些的恒星主要演化成白矮星,质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算,中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。
    如果超过了这个值,那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了,从而引发另一次大坍缩。
    这次,根据科学家的猜想,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直至成为一个体积很小、密度趋向很大。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径）,正象我们上面介绍的那样,巨大的引力就使得即使光也无法向外射出,从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。
    
    根据科学家计算,一个物体要有每秒种7。9公里的速度,就可以不被地球的引力拉回到地面,而在空中饶着地球转圈子了。这个速度,叫第一宇宙速度。如果要想完全摆脱地球引力的束缚,到别的行星上去,至少要有11。2km/s的速度,这个速度,叫第二宇宙速度。
    也可以叫逃脱速度。这个结果是按照地球的质量和半径的大小算出来的。就是说,一个物体要从地面上逃脱出去,起码要有这么大的速度。可是对于别的天体来说,从它们的表面上逃脱出去所需要的速度就不一定也是这么大了。一个天体的质量越是大,半径越是小,要摆脱它的引力就越困难,从它上面逃脱所需要的速度也就越大。
    
    按照这个道理,我们就可以这样来想:可能有这么一种天体,它的质量很大,而半径又很小,使得从它上面逃脱的速度达到了光的速度那么大。也就是说,这个天体的引力强极了,连每秒钟三十万公里的光都被它的引力拉住,跑不出来了。既然这个天体的光跑不出来,我们然谈就看不见它,所以它就是黑的了。
    光是宇宙中跑得最快的,任何物质运动的速度都不可能超过光速。既然光不能从这种天体上跑出来,当然任何别的物质也就休想跑出来。一切东西只要被吸了进去,就不能再出来,就象掉进了无底洞,这样一种天体,人们就把它叫做黑洞。
    我们知道,太阳现在的半径是七十万公里。
    假如它变成一个黑洞,半径就的大大缩小。缩到多少?只能有三公里。地球就更可怜了,它现在半径是六千多公里。假如变成黑洞,半径就的缩小到只有几毫米。那里会有这么大的压缩机,能把太阳 地球缩小的这么!这简直象《天方夜谭》里的神话故事,黑洞这东西实在太离奇古怪了。
    但是,上面说的这些可不是凭空想象出来的,而是根据严格的科学理论的出来的。原来,黑洞也是由晚年的恒星变成的,象质量比较小的恒星,到了晚年,会变成白矮星；质量比较大的会形成中子星。现在我们再加一句,质量更大的恒星,到了晚年,最后就会变成黑洞。所以,总结起来说,白矮星 中子星和黑洞,就是晚年恒星的三种变化结果。
    
    现在,白矮星已经找到了,中子星也找到了,黑洞找到没有?也应该找到的。主要因为黑洞是黑的,要找到它们实在是很困难。特别是那些单个的黑洞,我们现在简直毫无办法。有一种情况下的黑洞比较有希望找到,那就是双星里的黑洞。
    双星就是两颗互相饶着转的恒星。
    虽然我们看不见黑洞,但却能从那颗看的见的恒星的运动路线分析出来。这是什么道理呢?因为,双星中的每一个星都是沿着椭圆形路线运动的,而单颗的恒星不是这样运动。如果我们看到天空中有颗恒星在沿椭圆形路线运动,却看不到它的'同伴',那就值得仔细研究了。
    我们可以把那颗星走的椭圆的大小,走完一圈用的时间,都测量出来。有了这些,就可以算出来那个看不见的'同伴'的质量有多大。如果算出来质量很大,超过中子星能有的质量,那就可以进一步证明它是个黑洞了。
    在天鹅星座,有一对双星,名叫天鹅座X-1。
    这对双星中,一颗是看的见的亮星,另一颗却看不见。根据那可亮星的运动路线。可以算出来它的'同伴'的质量很大,至少有太阳质量的五倍。这么大的质量是任何中子星都不可能有的。当然,除这些以外还有别的证据。所以,基本上可以肯定,天鹅座X-1中那个看不见的天体就是一个黑洞。
    
    这是人类找到的第一个黑洞。
    另外,还发现有几对双星的特征也跟天鹅座X-1很相似,它们里面也有可能有黑洞。科学家正对它们作进一步的研究。 “黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”,其实不然。所谓“黑洞”,就是这样一种天体：它的引力场是如此之强,就连光也不能逃脱出来。

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  刘***

  2018-12-26 01:58:27

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