2025年高考物理貪婪的黑洞原本是恒星

　　[趣味物理]貪婪的黑洞原本是恒星

　　實(shí)際上，黑洞概念的提出已經(jīng)有200多年了。1783年，英國人約翰·米歇爾（JobMichel)第一個(gè)提出存在質(zhì)量足夠大并足夠緊密的恒星──它的引力是如此強大，以致連光線(xiàn)都不能逃逸。幾年后，法國科學(xué)家皮埃爾──西蒙·德·拉普拉斯（Piers－SimodeLaplace）也在他的《世界系統》一書(shū)中提出了和米歇爾類(lèi)似的觀(guān)點(diǎn)，但非常有趣的是，此書(shū)的第三版和以后的版本中再也不提此事了，或許他覺(jué)得這個(gè)想法過(guò)于荒誕了。

　　在一個(gè)多世紀以后，德國的天文學(xué)家卡爾·施瓦西（KarlSchwarzschild）于1916年求解出了愛(ài)因斯坦廣義相對論方程的第一個(gè)嚴格解。這個(gè)解預示可能存在一類(lèi)巨大天體，這就是60年代后人們所稱(chēng)的“黑洞”。第一次“看到”黑洞是在1971年，那時(shí)通過(guò)1970年12月12日美國發(fā)射的小型天文衛星“自由號”（Uhuru），發(fā)現了一個(gè)來(lái)自天鵝座區域的很強的X射線(xiàn)脈沖源，它被命名為天鵝座X－l，這是第一個(gè)被具體確認的黑洞。從那以后，黑洞變成了天體物理學(xué)的熱門(mén)課題。

　　今天，我們對黑洞的形成過(guò)程已有很多了解，簡(jiǎn)單地說(shuō)，黑洞是質(zhì)量巨大的恒星在超新星爆發(fā)后坍縮（即自身極強烈的收縮）而成的。我們可以把黑洞想像成一個(gè)巨大的“磨碎機”，它把吸進(jìn)的物質(zhì)磨碎。它的中心被稱(chēng)為“磨碎點(diǎn)”，也就是所謂的“奇點(diǎn)”。在此“奇點(diǎn)”，科學(xué)定律和我們預測未來(lái)的能力都失效了。黑洞的邊界被稱(chēng)為“視界”，這是一個(gè)有去無(wú)回的界面，只要跨過(guò)這一界面就落入了黑洞的內部。不過(guò)假設有人不幸掉進(jìn)去的話(huà)，他首先看到的是被黑洞捕獲的光線(xiàn)，而且這些光線(xiàn)呈螺旋狀進(jìn)入引力旋渦。

　　一顆恒星在經(jīng)歷了平穩的青年、中年時(shí)期后，就將進(jìn)入老年，最終走向死亡。這顆質(zhì)量至少比太陽(yáng)大10倍的恒星，在老年期會(huì )發(fā)生膨脹，變成一顆紅巨星，而后發(fā)生爆炸──超新星爆發(fā)。其外層物質(zhì)拋向太空，中心核則在引力的作用下發(fā)生猛烈而突然的坍縮，形成黑洞。

　　按照愛(ài)因斯坦的廣義相對論理論，在沒(méi)有重力影響時(shí)，時(shí)空（圖中以網(wǎng)格表示）是平坦的（見(jiàn)圖左），但當存在重力時(shí)，時(shí)空就會(huì )因此發(fā)生彎曲（見(jiàn)圖中）。圖右顯示的是黑洞周?chē)�的時(shí)空因受到黑洞強大引力影響而發(fā)生嚴重強烈扭曲的情景。一個(gè)和太陽(yáng)質(zhì)量相等的黑洞，其半徑只有3公里，而太陽(yáng)的半徑為69.6萬(wàn)公里

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