时间：2024-12-21 06:54
黑洞一直是科学家们探索的焦点，其在科学史上的重要性不言而喻。早在20世纪，黑洞就已经被发现，但由于技术和理论的限制，其神秘的面纱迟迟未能揭开。直到21世纪初，人类才首次捕捉到黑洞的确切影像。
黑洞的首次真正发现，源于科学家们对宇宙中一个巨大引力区域的观察。这个区域拥有极强的引力，能够吸引周围的物质和光线。由于这种强大的引力，光线无法逃逸，使得这一区域显得异常黑暗，从而得名为“黑洞”。黑洞的形态看起来像是一个吞噬一切的洞穴，仿佛是宇宙中的一个深渊。
黑洞的黑暗本质使得人们对其内部充满好奇。科学家们普遍认为，黑洞内部可能存在虫洞、白洞、低维空间或高维空间。根据物理理论，黑洞中的物质可能发生剧烈的量子碰撞，形成复杂的物质环境。
虫洞理论提出，通过虫洞可能实现时空穿梭。黑洞中的物质纠缠可能构成不同维度的空间，进入黑洞的探险者可能会来到一个完全不同于我们熟知的三维空间的时空。这个空间可能是二维的，也可能是更高维度的，甚至可能存在比我们人类更为发达的文明。
尽管这些理论引人入胜，但目前它们仍停留在假设阶段，需要未来的实证研究来验证。科学家们继续努力，希望揭开黑洞深处的奥秘。
1.黑洞是什么？
黑洞是一个时空的黑暗区，由一些质量颇大的星体经重力塌缩后所剩馀的东西，是一个重力极大的天体。视界内任何物质都不能从里面跑来，甚至是光都不例外，所以是一颗渿黑的天体，因而得名为黑洞。
2.黑洞的形成？
当一颗质量相当大的星体的核能耗尽后（巨大的恒星：质量是太阳质量的八倍以上）死亡时，恒星的残骸可能会形成黑洞。而黑洞的形成是因为大质量的恒星在演化的未期都会发生超新星爆炸，没有辐射压力去抵抗重力，平衡态不再存在，这星体将全面塌缩，成为中子星。若其中子星的总质量大于三倍太阳的质量，那么连中子简并气体压力也不能平衡重力，星体将塌缩至它的重力半径范围之内。这时，引力之大足以使一切粒子，都被引回星体本身，不能逃脱。
3.黑洞的界限？
当一个黑洞形成后，塌缩还会进行下去，所有物质会无可避免，所有质量将集中在一个非常细小的质点，称为奇点。黑洞的表面层称为事件穹界。而这表面层和中心奇点的距离就是史瓦西半径。任何物质要从黑洞的史瓦西半径跑到外面去，它的逃离速度便要大于光速。但根据狭义相对论，光速是速度的极限。重力庞大得连光线也逃不出去，这个连光线也逃不出去的面，称为事相面。光线和任何物质都只能从事相面外部进入其内部，而无法从里边逸出。这个事相面的里边就是黑洞。
4.探索的黑洞？
黑洞不发光，所以是不可能用天文望远镜规测得到的。陆悔但根据理论，当周围的物质被吸引时，就会透露出黑洞的存在。如果一对双星中的伴星是黑洞，那么主星的物质被吸引向黑洞而形成一个吸积环。当吸积环的物质被吸入黑洞时，因摩擦而引起高温，而放出X光线。于是我们就能将重点放于X射线密近双星上。
5.黑洞是一个大质量恒星死物告去后的残骸，是一个重力极大的天体。
黑洞内任何物质都不能从里面跑出来，甚至是光都不例外，所以是一颗渿黑的天体，因而得名为黑洞。
6.黑洞之始篇——黑洞的形成？
当一颗质量相当大的星体的核能耗尽死亡时，恒星的残骸可能会形成黑洞，而黑洞的形成是因为大质量的恒星在演化的未期都会发生超新星爆炸。
7.黑洞之结构篇——黑洞的边界和内部空间？
当一个黑洞形成后，塌缩还会进行下去，所有物质会无可避免，所有质量将集中在一个体积为零的质点，称为奇点。黑洞的表面层称为事件穹界（视界），而这表面层和中心奇点的距离就是史瓦西半径。
8.黑洞之种类篇——黑洞无毛？
目前公认的理论认为，黑洞只有三个物理量有意义：质量、电荷、角动量（转速）。也就是说：对于一个黑洞，一旦这三个物理量确定下来了，这个黑洞的特性也就确定了，这称为黑洞的无毛定理。
9.黑洞之消逝篇——黑洞会蒸发？
因为宇宙的扩张，温度便会下降，根据热力学，温度较高的物体的能量会流向温度较低的物体。由于黑洞也有温度，根据量子力学的测不准原理，黑洞的质量会慢慢地以霍金辐射的形式离开黑洞，黑洞便会缩小和减少质量，所以当黑洞中的所有物质都离开了黑洞后，黑洞便会消失。
10.黑洞之死亡篇——黑洞的消失？
黑洞蒸发到后期会加速进行，以至于在一次像是猛烈的放射后消失殆尽。黑洞的其中一个性质是温度和质量成反比。当黑洞的质量去到很低时，黑洞便会以剧烈的爆发现象来了结自己的生命，而它在最后0.1秒里释放的能量相当于一百万颗百万吨级氢弹。
在宇宙中有很多神秘的现象，科学家们也一直想要去找到答案，虽然人类现在看似科学技术非常发达，但其实对宇宙来说还是不值一提的。说到宇宙中最神秘的，很多人脑子里应该都是黑洞的景象。之前，人类只知道宇宙中存在着行星、恒星、星系，而关于黑洞是什么，人类是不知道的，自从在宇宙中发现黑洞的存在，人类就特别感兴趣，当我们了解黑洞之后，就感觉黑洞是神秘而又吸引人的。
那么黑洞到底是什么？
黑洞之所以被称之为黑洞主要是由于它是一种完全不反射光线的黑体，总的来说黑洞其实就是指外宇宙空间内存在的一种天体，并且其密度无限大、温度无限高、时空曲率也无限，最重要的是黑洞里面还有着强大的吸力，据说任何靠近它的东西都会被席卷吞噬掉，无论恒星行星或是其他天外物质，乃至是光都难逃它的吸力。
据科学家们统计黑洞总共占据了宇宙总质量的90%，可以说黑洞在宇宙中是非常普遍的存在，不过我们人类用肉眼却根本无法直接观测到黑洞的存在，只能通过现有的天文物理学手段侧面计算和监测。按理说任何东西吸收其他物质都应该会壮大自身的体积，但是根据科学家们的观察，黑洞就不是这样的，再加上我们对黑洞的了解少之又少，于是黑洞就成了一个神秘的存在。
最早，黑洞是在广义相对论中出现的，那个时候也没人相信黑洞是真实存在的，之后随着宇宙中的黑洞逐渐被发现，黑洞才被证明是真实存在的。
黑洞是如何发现的呢？
在18世纪末，是最先提出“黑洞”这个概念的时候，但在当时名字并不是“黑洞”而是称为“暗星”，它的由来是由英国物理学家约翰·米歇尔和法国数学家拉普拉斯提出，他们称在宇宙中存在着一种引力强到连光也无法从其周围逃脱掉的天体。
随后在1915年爱因斯坦发表广义相对论，还有德国天文学家卡尔·史瓦西在广义相对论中的引力场方程基础上推算出，如果一个质量一定的球形天体坍缩到特定范围以内，其引力场之强将使包括光线在内的任何东西都无法从其中逃逸，这个特定范围就是史瓦西半径，但是在当时许多的科学家们并不认为在我们真实的世界会存在小于史瓦西半径的天体。
接着在1967年普林斯顿大学物理系教授约翰·惠勒将这类“引力完全塌缩天体”又被命名为“黑洞”。紧接着在1964年我们人类发现了蓝超巨星天鹅座X-1，并且根据其运行轨道推算出它有一颗看不见的伴星，但当时对于这一类质量极大却看不见的天体到底是不是黑洞存在着非常大的争议。
到了上世纪90年代天文学家们测出天鹅座X-1中不可见伴星的质量达到太阳质量的14.8倍，除了黑洞，根本无法解释质量如此之大的不可见天体的存在。直到在2019年4月10日全球科学家合作的“事件视界望远镜”项目发布首张黑洞照片，才证实了黑洞的存在，但在实际上黑洞根本是“看”不见的，EHT观测到的只是黑洞周围发光的星际物质，即吸积盘或喷流。
在现代广义相对论中，黑洞是宇宙空间内存在的一种密度极大体积极小的天体，那么黑洞是如何形成的呢？
简单来说，黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽死亡后，发生引力坍缩所形成的。
众所周知，恒星在最初只含有氢元素，而由于其内部氢原子每时每刻都会发生裂变、聚变，再加上恒星的质量又很大，内部发生裂变与聚变的过程中产生的能量足够与恒星的万有引力相抗衡，以维持恒星结构的稳定，而且由于发生裂变与聚变，氢原子内部结构也会发生改变，破裂并组成其他新的元素，直至铁元素的生成，之后恒星就会坍塌，由于铁元素比较稳定并不能够参与裂变或聚变只能存在于恒星内部，这导致恒星内部不具有足够大的能量可以和大质量恒星的万有引力抗衡，从而引发了恒星坍塌，最终形成黑洞。
当一颗恒星逐渐衰老时，热核反应也就会随之耗尽中心燃料，再加上其中心产生的能量少，这就导致没有足够的力量来承担外壳的质量，于是在外壳的压力下，核心便会开始坍缩，直到最后形成体积无限小、密度无限大的一种星体，而且当其半径一旦收缩到小于史瓦西半径的时候，“黑洞”也就由此诞生了。
总而言之，黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体，因此黑洞是宇宙中最迷人的天体之一，但同时也是最难以捉摸的。
那为什么要研究黑洞呢？
其实黑洞并不能直接给人类带来什么，但如果我们人类不去发现它，不去研究它，那么人类肯定不会掌握到更高级的物理学，进而去实现时间旅行，可以说每发现一个领域其实也是在扩宽我们的认知，比如我们人类已经从微小的原子研究到了广袤的宇宙。而且物理学家沉迷于黑洞，主要也是因为在研究黑洞的过程中，可以实现一个伟大的构想——广义相对论与量子力学结合的可能性。
