一個(gè)恒星的結(jié)束是一個(gè)黑洞的開始

如果有黑洞存在，那么具有負(fù)能量的虛粒子有可能落入黑洞，并變?yōu)閷?shí)粒子。在這種情況下，這個(gè)虛粒子不再必須與它的伙伴發(fā)生湮滅；它那被遺棄了的伙伴同樣有可能落入黑洞。不過，因?yàn)樗哂姓芰浚部赡茏鳛橐粋€(gè)正粒子而逃逸至無窮遠(yuǎn)。

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人們?cè)谀曇箍盏臅r(shí)候，漫天的繁星總是能激發(fā)人類的好奇心，隨著望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明和觀測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，早期的天文學(xué)家可以看到越來越遠(yuǎn)的宇宙。

牛頓的萬有引力描述的是一個(gè)物體施加在另一個(gè)物體上的力，早在1783年英國科學(xué)家米歇爾在英國皇家學(xué)會(huì)的演講上闡述了他自己的理論，他使用了牛頓定律來計(jì)算當(dāng)一個(gè)恒星質(zhì)量變得足夠大時(shí)，連光都無法逃離，并把這種天體叫做——暗星。

眾所周知的科學(xué)家愛因斯坦在1916年提出了廣義相對(duì)論，愛因斯坦把空間和時(shí)間結(jié)合為一種稱為時(shí)空的東西，引力的本質(zhì)是時(shí)空的彎曲，空間不是平直的，而是被物質(zhì)和能量彎曲了。

引力場(chǎng)方程：

方程式的一邊是空間曲率，另一邊是物質(zhì)和質(zhì)量

事實(shí)上愛因斯坦本人認(rèn)為自己的理論帶來的黑洞的這一想法是荒謬的，但那時(shí)候還沒有可靠的觀測(cè)數(shù)據(jù)和結(jié)果，直到如今我們利用了橫跨地球半徑的8臺(tái)望遠(yuǎn)鏡陣列拍攝到了黑洞的模樣，在2019年再次驗(yàn)證了愛因斯坦的偉大理論。

愛因斯坦提出廣義相對(duì)論僅過了一年，在一戰(zhàn)戰(zhàn)壕里一位名叫史瓦西的德國士兵給出了關(guān)于愛因斯坦場(chǎng)方程的精確解，他發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)球狀對(duì)稱、不帶電、不自轉(zhuǎn)的物體的重力場(chǎng)的精確解。此解的一個(gè)結(jié)果是存在一個(gè)臨界半徑，這個(gè)半徑稱為史瓦西半徑：

Rs為天體的史瓦西半徑，

G為萬有引力常數(shù)，M為天體的質(zhì)量，c為光速

半徑小于史瓦西半徑的天體就成了黑洞。地球的史瓦西半徑只有約9毫米，也就是說如果把地球的質(zhì)量保持不變但是半徑壓縮為9毫米以下它就變成了一個(gè)黑洞。

史瓦西認(rèn)為任何具有質(zhì)量的天體都存在一個(gè)臨界半徑，在小于這個(gè)臨界半徑的區(qū)域（這個(gè)區(qū)域可以被視為黑洞的“內(nèi)部”），任何物質(zhì)都會(huì)有去無回，被無止盡地吸入這個(gè)天體的中心（奇點(diǎn)），這個(gè)臨界半徑被稱為天體的事件視界。

1930年錢德拉塞卡根據(jù)相對(duì)論提出：當(dāng)恒星演化到晚期的時(shí)候，如果質(zhì)量超過某一臨界值，那么在耗盡高溫的核能源后，會(huì)坍縮成致密的天體——白矮星，這就是有名的錢德拉塞卡極限。1939年奧本海默和斯尼德利用廣義相對(duì)論精確計(jì)算出了一顆熱核能源耗盡的星體的另一個(gè)質(zhì)量極限，如果天體的質(zhì)量大于這個(gè)極限，就不可能成為穩(wěn)定的中子星，它要么經(jīng)過無限坍縮形成黑洞，要么形成介于中子星與黑洞之間的其他類型的致密星，這一質(zhì)量極限被稱為奧本海默極限。但隨后，因?yàn)榈诙问澜绱髴?zhàn)這一理論在科學(xué)范圍內(nèi)并沒有得到很快的發(fā)展，直到1967年惠勒正式提出了“黑洞”一詞?；堇沼煤軆?yōu)美的一句話簡(jiǎn)單概括了物質(zhì)和空間的關(guān)系：物質(zhì)告訴時(shí)空如何彎曲，時(shí)空告訴物質(zhì)如何運(yùn)動(dòng)。（Matter tells spacetime how to curve, spacetime tells matter how to move.）

1965年，彭羅斯發(fā)表論文《引力坍塌和時(shí)空奇點(diǎn)》，彭羅斯提出的奇點(diǎn)定理在霍金之后的不斷推廣下，證明了“在合理的前提下，不可避免地宇宙中的奇點(diǎn)將存在”，從而黑洞也應(yīng)該廣泛存在于我們的宇宙中。

物質(zhì)進(jìn)入黑洞會(huì)發(fā)生什么？

黑洞內(nèi)真的有奇點(diǎn)嗎？

如果空間和時(shí)間折疊真的能穿越未來或過去嗎？

很多問題還有待我們解決，人類那么偉大又那么渺小，我們能想象我們存在這個(gè)世界的意義，這使我們?cè)谶@個(gè)宇宙中還算有那么點(diǎn)特別。

不要溫和地走進(jìn)那良夜，

白晝將盡，

暮年仍應(yīng)燃燒咆哮，

怒斥吧，怒斥光的消逝。

雖然在白晝盡頭，

智者自知該踏上夜途，

因?yàn)樗麄兊难哉Z未曾迸發(fā)出電光。

狄蘭·托馬斯

一起逃跑嗎？在億萬年的星云中，奔赴一場(chǎng)時(shí)間盡頭的旅行，在事件視界里，永遠(yuǎn)定格。