本文參加百家號(hào) #科學(xué)了不起# 系列征文賽。

“黑洞”是什么？它是宇宙中最神秘最可怕的天體，是恒星生命的終點(diǎn)又是星系的起點(diǎn)，同時(shí)也是宇宙中的穩(wěn)定器，強(qiáng)大的引力維持著星系的緩慢運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)系之外的銀河系中間就是一個(gè)龐大的黑洞，那么黑洞的本質(zhì)是什么？真的就是一個(gè)“洞”嗎？

或許答案會(huì)出乎意料，因?yàn)楹诙吹男螤畈⒉皇且粋€(gè)黑色的大洞?；蛟S很多人提到黑洞就會(huì)聯(lián)想到蟲(chóng)洞，在很多作品中蟲(chóng)洞都是以時(shí)空隧道的樣子出現(xiàn)的，大大加深了大家對(duì)黑洞形象的潛意識(shí)，但是蟲(chóng)洞只是科學(xué)家提出的假設(shè)，黑洞的樣子也不是漆黑一片。

相信大家都看到過(guò)這個(gè)黑洞的照片，前一段時(shí)間網(wǎng)絡(luò)上十分的火熱，從這張照片我們就可以看出來(lái)黑洞并不是黑色的，黑洞也在散發(fā)著光芒，并且這個(gè)光芒比我們的太陽(yáng)要明亮無(wú)數(shù)倍，只不過(guò)光線無(wú)法傳遞，因此我們無(wú)法看到這些光，所以才出現(xiàn)了黑洞這個(gè)稱呼。

但是從根本上來(lái)說(shuō)，黑洞和宇宙中的暗物質(zhì)和暗能量不同，黑洞反射光但不傳遞光，如果忽略限制在黑洞周?chē)鷱?qiáng)大的引力場(chǎng)中觀察，就可以看到黑洞真實(shí)的樣子，這張黑洞的照片就是科學(xué)家模擬出來(lái)的，和真實(shí)的黑洞差距并不大，而暗物質(zhì)則是不反射光線，因此人類(lèi)無(wú)法看到它們的樣子。

簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)黑洞和它的名字有很大的差距，因?yàn)楹诙醇炔皇呛谏囊膊皇且粋€(gè)洞，但是它確實(shí)又具備吞噬光線和吸引物質(zhì)的特征，用黑洞來(lái)形容也算恰當(dāng)，因此科學(xué)家才會(huì)提出這個(gè)稱呼，在簡(jiǎn)單的了解黑洞的名字后，我們?cè)購(gòu)奈锢韺W(xué)的角度來(lái)探討一下，黑洞的本質(zhì)究竟是什么。

簡(jiǎn)單的來(lái)看，黑洞是恒星死亡后的產(chǎn)物，在超新星爆發(fā)后整個(gè)恒星先膨脹再壓縮，一些質(zhì)量不足的恒星會(huì)在壓縮這個(gè)環(huán)節(jié)停止，形成“中子星”，而質(zhì)量足夠的恒星就會(huì)再次膨脹形成黑洞，在黑洞形成之后，就會(huì)把光線吞噬，因此我們無(wú)法判斷膨脹后的樣子，或者黑洞之中是否也有一個(gè)類(lèi)似“奇點(diǎn)”的重力源。

嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，黑洞也是一種天體，只不過(guò)它的引力太過(guò)于強(qiáng)大，那么黑洞的本質(zhì)從另一個(gè)角度來(lái)看其實(shí)也就是引力的本質(zhì)，而引力是最為神秘的，就算是在弦理論中，其他維度中也有引力存在，因此引力是一種多維度的力，這就不難理解為什么引力會(huì)對(duì)時(shí)空產(chǎn)生影響。

而在相對(duì)論中，對(duì)引力的解釋是“時(shí)空彎曲”，我們可以把黑洞看作一個(gè)鐵球，而宇宙空間是一層彈性很好的海綿，把鐵球放在海綿上，會(huì)把海綿的表面壓的塌陷下去，這就是引力的本質(zhì)“時(shí)空的彎曲”也可以說(shuō)是時(shí)空塌陷，只不過(guò)我們?nèi)庋蹮o(wú)法觀察，又會(huì)被這種力影響。

從上圖中就可以大概了解到黑洞的樣子，黑洞的本質(zhì)是超高質(zhì)量和爆炸產(chǎn)生的能量引起的時(shí)空彎曲或者是塌陷，周?chē)奈矬w進(jìn)入黑洞的彎曲范圍后，就會(huì)慢慢的滑落進(jìn)彎曲的最深處，因此宇宙不是洞，而是引力產(chǎn)生的時(shí)空塌陷，因?yàn)檫@個(gè)塌陷足夠深，也就是彎曲的角度足夠陡峭才會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的引力。

有趣的是，物體可以感受到的引力場(chǎng)不止一個(gè)，例如地球在太陽(yáng)的引力場(chǎng)中，同時(shí)也在銀河系的引力場(chǎng)中，而銀河系在更大的星系團(tuán)的引力場(chǎng)中，時(shí)空的塌陷和彎曲是可以疊加的，這似乎很難理解，因?yàn)檫@樣的彎曲更像是一種力的傳遞，但是從本質(zhì)上來(lái)看還是愛(ài)因斯坦的觀點(diǎn)更靠譜，正是因?yàn)橐Φ姆€(wěn)定才保證了宇宙的秩序，以及行星的正常運(yùn)動(dòng)。

如果地球失去了地心引力，那么毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)帶來(lái)很大的災(zāi)難，整個(gè)地球就會(huì)進(jìn)入混亂，而宇宙也是一樣。如果沒(méi)有引力，行星和恒星會(huì)不斷碰撞。

在地球上也可以感受引力作用，最好的例子就是我們常說(shuō)的“宇宙速度”，如果一個(gè)飛機(jī)沿著直線飛行，不會(huì)飛出地球進(jìn)入宇宙嗎？畢竟地球是球形的，從一個(gè)角度出發(fā)直線運(yùn)動(dòng)的話確實(shí)可能會(huì)從地球飛出去，但是考慮到引力的影響就不同了，如果不達(dá)到一定的速度，是無(wú)法逃脫出地球的引力場(chǎng)的。

但是達(dá)到第一宇宙速度也就是每秒7.9千米后，就可以擺脫束縛和地球同步運(yùn)動(dòng)了，這也是衛(wèi)星圍繞地球不會(huì)脫離的遠(yuǎn)離，只要保持在第二宇宙速度和第一宇宙速度之間，就可以圍繞地球運(yùn)動(dòng)，而第二宇宙速度的要求是11.2千米每秒，達(dá)到這個(gè)速度后才可以真正逃脫地球引力的束縛，而黑洞的引力可想而知，就連光速都無(wú)法逃脫，由此可知黑洞的可怕。