黑洞到底是什么？

雨云儿

黑洞到底是什么？是实体的球体吗？还是个洞？

qdzs2000

这要从爱因斯坦的引力场方程说起。该方程将时间、空间、物质和运动这四个基本物理量联系起来。德国天文学家卡尔史瓦西计算出了该方程的一个真空解。该真空解意味着，如果将大量物质集中于宇宙空间中的一个点上，这个点周围会形成一个任何物质，包括光都无法逃脱的界面（事件视界）。这个界面被美国物理学家惠勒命名为黑洞。根据这个描述，黑洞是一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小、热量无限大的奇点，周围是一片虚无、无法用肉眼观察到的空间。最小的黑洞有4个太阳那么大，大的黑洞是太阳质量的万倍以上，而超大黑洞的质量是400万个太阳那么大。在银河系的中央有一个超大黑洞，整个银河系都围绕着黑洞运转。

根据相对论，一颗死亡的恒星将坍塌形成黑洞，吞噬临近区域的所有光线和物质。但英国的理论物理学家史蒂芬霍金关于黑洞的“史蒂芬霍金辐射”理论认为，有些粒子可以从黑洞中辐射出来，黑洞也会因为这种量子效应而丢失能量，并最终变成一堆辐射物质，即黑洞完全蒸发了，形成黑洞的物质信息也随之丢失。

既然任何物质都难以从黑洞的视界逃离，那么人掉进黑洞后是被撕成碎片还是被烧焦？美国加利福尼亚大学理论物理研究所的弦理论学家约瑟普金斯基认为，如果黑洞足够大，他会开始觉察到拉着他脚的重力会比拉着他头的重力更强大，重力差会迅速加大而将他撕裂，最终扯得粉碎而落入到黑洞的无限致密核心。但他们也得到另一结果：量子效应会把事件视界变成沸腾的粒子漩涡，任何东西掉进去都会撞到一面火焰墙上而被瞬间烧焦。

被黑洞吸进去的物质去哪儿了呢？黑洞后面是什么？这些未解之谜正等待着人类去揭开谜底呢。

kevinbe888

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。

xiexueqiao

答：在不同的理论下，黑洞有不同的解释。
解释一：密度无穷大的点

在一般的解释中，都把黑洞奇点，看成一个密度无穷大的点，视界内就是逃逸速度极限的分界线。
这个解释比较直观，大多数人也容易理解，就是质量很大的物体，巨大的万有引力把物质压碎，把原子压碎，就得到了黑洞。



解释二：时空极度弯曲

在广义相对论中，时空是统一的，引力被描述成时空弯曲，而黑洞就是时空极度弯曲的地方，在黑洞视界内：
时间和空间几乎颠倒，事件内的物体不是被引力推向奇点，而是被时间推向奇点，奇点处对应着未来。
该解释比前面的解释更加科学，但是也更难理解，需要对广义相对论的时空观，有所了解后更容易接受。



解释三：特殊天体

该解释主要是针对解释一，密度无穷大很难让人接受，而且目前科学家对黑洞的性质了解甚少，所以无穷大的观点存在争议。
比较理性的看法是：黑洞是一种特殊天体，其密度非常大，由当前我们未知的基本物质组成。



因为黑洞的物质超出了常规物质，所以在我们看来，黑洞的密度就好似无穷大一般。
实际上有可能是因为目前理论的局限性造成的，说不定未来的哪一天，新的理论出来后，就会把这个无穷大去除。
好啦！我的答案就到这里，喜欢我们答案的读者朋友，记得点击关注我们——艾伯史密斯！

oLjwRgTm

黑洞就是某一个恒星将要灭亡时，核心在重力作用下迅速坍缩，形成的一个中心密度无线大、时空曲率无线高、热量无限大的奇点和周围一部分什么都没有的天区。所以黑洞不是洞也不是球体，爱因斯坦广利相对论里说到引力场会造成时空弯曲，那个引力无限大的奇点就会扭曲周围所有的物质，包括光。因为什么都“吃”，光都无法反射，所以科学家就形象的称为黑洞。