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11.最神秘的宇宙之谜-黑洞

什么是“黑洞”呢?顾名思义,“黑洞”不会发光,是黑洞洞的。它不是通常意义下的星,而只是空间的一个区域,一种特殊的天体。说到底,它是一个阴极的天体空间。具有强大的引力场,以致于任何东西,甚至连光都被它吸进而不能逃掉。“黑洞”象一个饿极了的魔鬼,张着黑洞洞的大嘴吞噬着宇宙间的任何一样物体。当一颗恒星靠近黑洞,就会很快被它的引力拉长成面条形的物质流,然后它就象饿鬼吞面条一样狼吞虎咽地迅速吞进“肚子里”。有的时候一颗恒星被黑洞抓住后,就会被强大的潮汐力撕得粉身碎骨,然后再吸入一个环绕黑洞的抛形结构盘状体中,在不断旋转中,由黑洞慢慢“享用”,并产生巨大的能量。其实,宇宙黑洞这个奶极的天体空间,就是中国的道家所说的“道生一,一生二,二生三,三生万物”的“一”的状态,也是儒家所说的“是故,易有太极,是生两仪,两仪生四象,四象生八卦”的太极的状态。当这个“饿极了的魔鬼”“吃”得快要撑破肚皮时,宇宙间的物质都密集地集中在一起,其密度为水的100万亿倍,而温度高达150亿度。这个“贪婪的饿鬼”仍然往“肚子”里吞东西,当黑洞所吸收的物质超过它所能容纳的临界点时,即产生宇宙大爆炸。爆炸初级的高温阶段,宇宙中只有中子、电子、光子,中微子等基本粒子形态的物质,形成一个原初的火球,它向周围迅速膨胀,同时温度和密度都不断下降。当温度下降到100亿度时,宇宙中开始形成化学元素,随后,宇宙物质取等离子态。当温度下降到几千度时,等离子体复合成通常的气体,当温度再往下降时,气体物质逐渐凝聚成星云,以后又凝缩成各种星体,成为今天总星系的模样。奇妙的是,宇宙大爆炸后形成星云涡流的形状,和今天我们看到的太极图极其相似,其中是否存在我们人类至今尚未揭开的秘密呢?一个新的星系在宇宙中诞生,爆炸后每一个小碎块都比地球大出上百倍乃至更多。虽然它们的质量各有不同,但它们都能按着各自即已形成的轨道,凭借着爆炸瞬间产生的能量,围绕着某一个中心永远不停地旋转起来。

科学家怎样发现了黑洞?

渴望靠近星体是人类古老的梦。由于16世纪天文望远镜的出现,帮助我们解开了天体之谜。今天的射电望远镜的出现使我们能更准确地观察宇宙。1990年哈勃太空望远镜的发射升空,使我们能够更深入地观测宇宙。哈勃太空望远镜是以埃德温?哈勃的名字命名的,他早在1929年就注意到宇宙是持续扩张的。哈勃太空望远镜在我们的银河系中心所拍的照片非常清晰,基于这些照片,科学家推测在银河系中心有一个巨大的黑洞。科学家早已推测在银河外星系的中心有黑洞存在,当然有确切的证据。

天文学家用夏普超级照相机拍摄了6000亿个小斑点,其照片通过高性能的电脑阅读、分析,这就是天文学家如何在银河系中心发现了一个巨大黑洞的过程。如何拍摄一些事实上看不见的东西呢?天文学家从中心点按某种特定的,不同的间隔来观察星体,测量它们确切的速度。其结果发现和太阳系相似之处在于:越接近中心,星星移动得就越快。就像太阳系一样,在中心处有一个堆,它能控制一切。它不是一个太阳堆,而是250万个太阳堆同在一个非常小的体积里。中间的白色圆点是星星在黑洞周围旋转,这是一种死亡舞蹈,它们不可抗拒地旋入黑洞的中心并被吞没。

如果一个星体比太阳大很多,那么这样一颗星体会在相对短的时间也就是几百万年内爆炸;如果一颗星体比太阳大几百倍,那么它所剩的只有灰烬,如果这些灰烬有足够的重量,那就会崩裂而形成一个小黑洞。在银河系中,黑洞之所以出现在中心位置,可能是由于在其巨大引力下将星体拉到中心,形成了非常稠密的星体堆。在某个时候星体大量地滑移,彼此融化,形成一个中等尺寸的黑洞,它们通过不断吸入其他物质、星星和气体,随着时间的推移,黑洞会越变越大。

上面的图就是斯皮策太空望远镜捕捉到的宇宙中隐藏黑洞的图片,其中黄色亮点表示一个内含“类星体”黑洞的遥远星系,它的外围被一层宇宙气体尘埃紧密环绕。

这一重大发现第一次从正面证实了多年来天文学领域有关宇宙中有数目众多的隐身黑洞广泛存在的推测。充分的证据使人们相信,在浩瀚的宇宙中,的确充满着各种各样未被发现的巨大引力源泉—“类星体”黑洞群体。

我们知道在现实中的宇宙黑洞,由于其巨大的引力作用,连光线都被紧密吸引束缚,因而无法被人们直接观测发现。为确定黑洞天体存在的证据,天文学家通过研究发现,在黑洞周围的物质行为具有其特定行为:在黑洞周围的宇宙空间中,气体物质具有超高的温度,并且在被黑洞强大引力场吸引剧烈加速后,这些物质在彻底消失之前均会被提升到接近光速。而当气体物质被黑洞彻底吞噬后,整个过程都会释放出大量的X~射线。通常正是这些逃逸出来的X~射线,显示出此处有黑洞确实存在的迹象。这便是以往人们发现黑洞的最直接证据。

而另一方面,在一些格外活跃的超大型宇宙黑洞周围,由于其对周边物质剧烈的吸引和吞噬行为,还会在黑洞星体外围产生一层厚重的宇宙气体和尘埃云层,这便进一步增大了对黑洞体附近区域的观测难度,阻碍了天文学家对这些超大黑洞存在的发现工作。天文学上将这些极度活跃的黑洞定义为“类星体”。普通情况下,一个类星体平均一年总共吞噬的物质质量,相当于1000个中等恒星质量的总和。一般情况下,这些类星体距离太阳系都非常遥远,当我们观测到他们时已经是亿万年以后的现在,这说明此类黑洞的活动出现在宇宙诞生初期。科学家推定,这种黑洞正是在成长壮大中的宇宙星系前身,所以将其命名为“类星体”。

到目前为止,只有为数不多的几个“类星体”黑洞被发现,在浩瀚的宇宙深处,是否还有数量众多的其它类星体存在,仍有待人们进一步去发现,而天文学家在该领域的研究工作则完全依靠对宇宙内部X射线的全面观测研究来予以证实。

黑洞能吞进整个宇宙吗?

黑洞是我们宇宙中最奇怪、最神秘的物体,它们像宇宙中的真空吸尘器,能吞没靠近它们的任何东西,不论是大头针还是体积是太阳1亿倍的星体,黑洞都能吞没。它们没有明确的目的,只是在时空中穿梭。宇宙中人类所认知的星体有2000亿个,天文学家相信在宇宙中有无数个黑洞,通过对黑洞深处的研究将揭开宇宙形成的奥秘。

在原则上没有什么东西可以充满黑洞,但是我们的宇宙正在飞速地扩张。科学家发现其他河外星系都在移动,而且越到将来,它们移动的速度越快。如上所述,在银河系中心有一个大的黑洞,这个黑洞没有足够大的能量来停止扩张,宇宙本身也没有足够大的能量停止扩张。最终宇宙扩张到极限而再回转是可能的。有许多天文学家及理论物理学家相信这种现象将会发生。如果是那样,宇宙本身就是一个黑洞,它本身被吸入,然后再回到所有黑洞内部最终的奇点。

如果一个勇敢的宇航员乘坐火箭船,在黑洞边缘绕行,穿过黑洞的地平线,在那里将会发生什么样的情景?他将会遭遇什么样的危险?不幸的是,他将不能告诉我们他所知道的一切。因为这是一个单程旅行。他将会被强大的引力所吸引,并且像意大利面条一样抽出直到被扯碎。他不会生还……

如果一件东西不慎落入黑洞的中心,物理学家相信也许它不会丢失,它很可能过黑洞落入另一个宇宙,这就是虫洞。例如,两点之间最短的距离是直线,这是我们在小学就学到的知识。然而,物理学家认为这个结论不正确,因为一条直线不是两点间最短的距离。我们能在多维空间将纸弯曲,让两点彼此接触,所以虫洞是捷径,是最短的距离。通过多维空间的捷径,通过第三维,允许我们取巨大的距离,也许在一段时间内来回移动第四维,进行一次奇妙的时间旅行,这看起来不可思议,要能实现,可能要依赖黑洞的帮助。

科学家根据广义相对论引力场方程推出:宇宙中的黑洞是连接两个分离时空区的隧道,假如反物质世界处于另一时空,那么黑洞就可能是反物质世界的通道。当然,对于黑洞内部,我们仍然一无所知,但是,黑洞内部最大的可能就是一个反物质世界。

反物质的发现不仅仅能为我们解释数起神秘大爆炸原因,还会为宇宙的起源提供突破性的线索,从某程度上说,宇宙、真空和反物质是有其统一的一面的。

反物质的发现还被认为是人类的最终能量,是宇宙飞船最理想的燃料。科学家们认为,反物质是无止尽能量的来源。在宇宙中有一种奇怪的天体叫做类星体;它释放的能量高达1045克尔格/秒,比银河系所有恒星释放的总能量还要多得多,但它的体积却很小,直径不到1光年。

打个比方,假如在银河系银心处有一个类星体,那么太阳早就黯然无光了。目前我们所知的恒星的能量来源是氢核反应,可是氢核反应决不能释放出像类星体那样剧烈的反应,那是什么样的反应才能如此剧烈呢?惟一的解释就是反物质的湮灭反应。 Ic9/PiSOo9SJMQBU7Krbwa99HyMts58ECDrwNG7vB5YoseY9s5PFIJjYipQIxLtQ

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