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黑洞的秘密
作者：世界未解之迷网
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　　黑洞也在辐射
　　在我们这个讲求“眼球经济”的时代，在众多天体中，黑洞可谓占尽眼球。
　　我们知道，黑洞是宇宙中这样一类天体，它附近的引力是如此之强，以至于连运动最快的物体——光，从它身边经过时，也会被它吸进去，再也出不来。它周围那个连光也跑不掉的范围，就叫黑洞的视界。视界通常是一个球形的界面。
　　在一般人的想像中，黑洞漆黑一片，就像守财奴的钱袋一样，物质在那里只进不出。但在上世纪70年代，英国物理学家霍金却提出一个惊人的假说。他说，物质在黑洞中并非只进不出，黑洞也会向外辐射，从而缓慢“蒸发”，直至消失。这种辐射现在叫霍金辐射。
　　这是怎么一回事呢?这其实是一种量子效应。根据量子力学，所谓的真空其实并非一无所有，那里有许多正反粒子对此起彼伏地产生又湮灭。因它们存在的时间非常短，所以称其为虚粒子。其实虚粒子并非只存在于真空中，在我们身边也时刻存在，只是在真空中，它们不受“实”粒子的干扰，其产生的某些效应比较容易观察而已。
　　霍金的假说基于这样一种想法：在黑洞视界附近产生的一对虚光子，如果其中一个被黑洞吸进视界，根据动量守恒，另一个虚光子势必就要朝相反的方向飞去，也就是说逃离黑洞。这样从外面看起来，黑洞就是在辐射或者说在蒸发的状态。
　　霍金辐射已经被许多理论证实，但要让人信服，还必须要有实验上的证据。可是黑洞的霍金辐射非常微弱，直接观察几乎不可能。于是一些科学家想到了在实验中去模拟黑洞或黑洞的视界，以便看看到底有没有这种辐射。
　　观察到了霍金辐射?
　　要观察霍金辐射，关键是要制造出一个视界，但真实的视界是由黑洞产生的，在目前的实验条件下显然不可先去制造出一个黑洞。所以这就需要科学家另辟蹊径。
　　视界的一个重要特征是里面的光跑不出去。2010年，一个由英国和意大利科学家组成的研究小组通过这样一种办法巧妙地制造了一个移动的“视界”：向一块玻璃砖上发射一束远红外激光脉冲，激光的波长是1055纳米，脉冲的持续时间非常短。激光脉冲持续时间短，意味着其能量在时间上更集中。太阳光照射到地面的平均功率是1000W/平方米，而这束激光脉冲的功率是太阳光的几万亿倍。它所携带的能量是如此密集，以至于当它在玻璃砖上传播时，传到哪儿，哪儿的玻璃就迅速被加热变形。加热变形之后，玻璃材料的光学特性被改变，折射率陡然上升。我们知道，折射率越大光传播的速度越慢。于是，激光脉冲在玻璃砖上的移动速度也跟着慢下来。假如这个时候在它后面再发射一束激光，不管是什么强度什么频率的，都无法超越前头的那个激光脉冲。这就好比在一条窄公路上，要是前头有一辆慢速行驶的大卡车挡路，那么后面的车辆都只好减慢速度，跟在它屁股后面磨蹭一样。
　　后面的光子被这束激光脉冲挡着，越不过去，那么这束激光脉冲就起到类似黑洞视界的作用，——只不过这个“视界”不是静止的，而是在缓慢移动的。
　　为了看看这个模拟的视界能否发出霍金辐射，科学家在玻璃砖一侧放置了光子探测器。果然，探测器探测到少量波长在850～950纳米的光子，跟理论计算的霍金辐射产生的光子波长非常一致，所以科学家认为他们首次观察到了霍金辐射。
　　不过，他们的结论没有被科学界完全接受。
　　用霍金辐射制造
　　“黑洞”激光
　　时隔2年，这个研究小组又想出一个奇招：如果霍金辐射存在，或许可以用“黑洞”来制造激光。
　　通常的激光是这样产生的：在两块反射镜之间放置一块激光材料，这块材料与电源相连，为激光的产生提供能量。当一个光子被这块材料吸收后，这个光子就像触发了雪崩一样，让材料“吐”出更多的光子。这些光子被两面反射镜来回不停地反射，每反射一次，就穿过材料一次，每一次都触发材料“吐”出更多的光子。这样积聚到一定程度，我们就可以从装置中引出一束激光。激光发生器好比是一个光子放大器，进去一个光子，出来却是一大群光子。
　　科学家的设想是，用两束现成的激光脉冲取代激光发生器中的两面镜子。这两束激光脉冲，其中一来像他们在2010年所做的实验那样，用于模拟的黑洞视界，另一束用于模拟白洞的视界——在那儿，光子只能接近，但进不去。整个装置相当于在“黑洞”视界里再设置一个“白洞”的视界。假如我们在两者之间注入光子，当光子逼近“黑洞”视界边缘时，不可能逃逸出“黑洞”;而当它返回来逼近“白洞”的视界时，又不能进入“白洞”，所以它只能在“白洞”和“黑洞”视界之间来回奔跑，就好像两头各有一面镜子。
　　如果霍金辐射存在，那么从模拟的黑洞和白洞的视界表面源源不断地发射出光子，正如上面所说的，而这些光子在两面“镜子”之间来回奔跑，越聚越多，于是就形成了激光。一旦我们撤除一面“镜子”，那么激光就从中发射出来，——当然前提是霍金辐射确实存在。
　　科学家预计，这种“黑洞激光”跟我们普通的激光会有些不一样。普通的激光单色性很好，而这种激光也许颜色会很杂。这是因为光子在接近“白洞”视界时，波长会缩短，即发生所谓的“蓝移”，而在接近“黑洞”视界时，波长会拉长，即发生所谓的“红移”。这样我们就不能保证所有的光子波长一致了。
　　科学家目前已经造好了“白洞”的视界，而且确实观察到了“蓝移”现象，接下去他们还要造出“黑洞”的视界，这样他们才能去观察这种“黑洞”激光到底是否存在。要是存在，那就证实了霍金的假说。
　　结论究竟如何，我们只能等待科学家最后的实验结果。
　　超级链接
　　激光是如何产生的?
　　物体发光虽然在生活中是一个常见的现象，但却涉及物理学上很深奥的学问。
　　我们知道，物质是由原子组成的。原子又是由原子核和核外电子构成的。这些电子在核外有着不同的轨道。一般来说，它们都先占据低轨道，因为此时整个原子能量最低，最稳定，我们称其为“基态”。但倘若用一些办法，把低轨道的电子“赶”到高轨道去，这时我们就称原子处于“激发态”。当然，一个原子的基态只有一个，而激发态却有很多。原子的激发态不稳定，一般情况下，电子会自动从高轨道回到低轨道，这个过程中它要“抛弃”一部分能量，这部分能量以光子的形式发射出来，光子的波长取决于两个轨道之间的能量差。这就是我们看到的光。
　　对于像灯泡这样的发光物体，通了电之后，其发光材料——钨原子的电子会被激发到不同能量的轨道，比如，这个钨原子的电子被激发到了轨道1，另一个钨原子的电子却被激发到了轨道2，当这两个电子回到基态时，就各自发出两种不同波长的光子。这就是灯光颜色很杂的原因。这就好比说，你让一些高矮不等的人每人举起一面锣，然后叫他们撒手。因为每人高度不等，每一面锣掉地的时间不一样，所以我们听到的是一阵杂乱无章、稀稀拉拉的锣声。
　　而对于激光，科学家可以让激光材料里的所有原子一致处于同一能量的激发态，然后让它们同时回到基态。这样它们发射的光子能量都是一样的，而且是同时发射的。这个道理好比在上述锣的例子中，如果命令这些人把锣举到相同的高度，然后一声令下，撒手，那么这些锣落地时就会发出一致的响声。
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黑洞里面有什么？落入黑洞时会发生什么？
导读：黑洞是我们迄今为止发现的宇宙中最神秘的天体，他能吞噬邻近宇宙区域的所有光线和任何物质，那么你一定会问：黑洞里面有什么？我们人类掉进一个黑洞会发生什么？下面就来看看具体的介绍吧。
　　里面有什么？
　　黑洞是一类诡异之地，在这里我们所熟知的物理定律不再有效。指出，黑洞的引力会弯曲时空，造成时空本身发生扭曲。因此如果有一个密度足够高的物体，时空将发生严重扭曲，以至于在这个物体周围的现实时空之中形成一个类似凹陷的区域，这就是黑洞。当一颗大质量恒星耗尽其燃料之后发生爆炸塌缩，这一过程将足以产生这样奇异的超级致密天体。当超大质量恒星的核心在自身质量作用下不断收缩，它周围的时空随之扭曲。它的引力开始变得如此之强，以至于光线也无法逃离它的掌控：在这颗恒星原先所在的位置上，一个新的黑洞出现了。
　　黑洞最外层的是它的事件边界，也就是光线恰好开始无法逃离的引力范围边界。在这一区域之外，光线还可以逃离，而一旦越过这一边界，任何逃离的努力都将是徒劳的。事件边界蕴含着巨大的能量。此处的量子效应会产生强大的高温粒子流并向外辐射，这就是所谓的&霍金辐射&。这是以英国著名天体物理学家霍金教授的名字命名的，因为是他最先预言了这种辐射效应的存在。只要给予足够的时间，这种霍金辐射将最终耗尽黑洞的所有质量并导致黑洞的最终消亡。
　　随着你逐渐深入黑洞，时空变得更加扭曲，直到抵达黑洞的核心&&在这里，时空的扭曲达到无限程度，这就是&奇点&。在这里空间和时间不再有意义，我们所熟知的，基于时间与空间概念的物理学定律也将全部失效。
　　那么在这里究竟将发生什么？另一个？混沌？或是通往小时候书架的后面？没有人知道答案。
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宇宙超级黑洞大盘点
黑洞是神秘的特殊天体，就连如此快的光速都无法逃脱它的吞噬，人如果坠入黑洞将被严重扭曲，最终化成粉末。听起来似乎很可怕，黑洞是一种暗物质，在宇宙大概占了总质量的90%。
宇宙变幻莫测，而地球只是一粒细小的尘埃。有科学家猜测、宇宙可能源自一个四维黑洞。而黑洞具有各种大小，从原始黑洞至特大质量黑洞，还有罕见的极大质量黑洞。
研究人员认为，早期宇宙包含的寒冷气体流比现今更紧密，一个年轻黑洞的移动速度非常快，不断地改变方向，像一个狼吞虎咽的小吃豆人一样。像“吃豆人”一样狼吞虎咽宇宙物质伴随着黑洞的不断成长
黑洞是一种特殊的天体，黑代表着黑洞不会向外界发射或反射任何光线，无论是波长波短的光线，洞代表着它能吞噬任何物质包括光在内，一旦坠入便消失得无影无踪。
黑洞是宇宙中的庞然大物，可谓是“怪物天体”，具有强大的引力，即便是光都无法逃离黑洞。黑洞的类型有多种多样，一般情况下在星系中央就有一个或者多个黑洞，其质量从数百万个太阳质量到数百亿个太阳质量不等。
宇宙变幻莫测，而地球只是一粒细小的尘埃。有科学家猜测、宇宙可能源自一个四维黑洞。而黑洞具有各种大小，从原始黑洞至特大质量黑洞，还有罕见的极大质量黑洞。黑洞具有超出想像的贪婪，黑洞吞食超巨星气体的速度超乎我们的想象，
> 9个关于黑洞的神秘之处
黑洞是宇宙的一个无底洞，就连光也逃脱不了。黑洞会将一切物体全部“吞噬”。科学家猜测穿过黑洞可能会到达另一个空间，甚至是时空。但是答案将无从揭晓了。黑洞这种特殊天体有许多神秘之处。大家为之着迷好奇。以下是9个关于黑洞的神秘之处。感知一下黑洞的奥秘吧。
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大多数星系核心附近都有巨大的黑洞，每个星系黑洞的质量不太相同，但质量基本都达到数百万倍太阳质量，比如银河系中央的黑洞质量就达到400万倍太阳质量。
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. All Rights Reserved. 琼ICP备号-1另一个世界？黑洞里面是什么
在宇宙的世界中，其实多数都是有着很多未知的道理，而对于黑洞，其实也并非是真的黑，而黑洞其实就是一种密度极大体积极小的天体，对此另一个世界？黑洞里面是什么到底如何？下面一起来看看吧。
另一个世界？黑洞里面是什么
黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种密度极大体积极小的天体。黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后，发生引力坍缩产生的。黑洞的引力很大，连光都无法逃脱。其实黑洞并不&黑&，只是无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。
黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种密度无限大体积无限小的天体。黑洞的引力很大，使得视界内的逃逸速度大于光速。
1916年，德国天文学家卡尔&史瓦西（Karl Schwarzschild，年）通过计算得到了爱因斯坦引力场方程的一个真空解，这个解表明，如果将大量物质集中于空间一点，其周围会产生奇异的现象，即在质点周围存在一个界面&&&视界&一旦进入这个界面，即使光也无法逃脱。这种&不可思议的天体&被美国物理学家约翰&阿奇巴德&惠勒（John Archibald Wheeler）命名为&黑洞&。
&黑洞是时空曲率大到光都无法从其视界逃脱的天体&。[1-3] &（电磁波）也逃逸不出。
黑洞无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因高热而放出和&射线的&边缘讯息&，可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹取得位置以及质量。
科学家最新研究理论显示，当黑洞死亡时可能会变成一个&白洞&，它不像黑洞吞噬邻近所有物质，而是喷射之前黑洞捕获的所有物质。
科学家猜测穿过黑洞可能会到达另一个空间，甚至是时空。&(风水)&
黑洞里面是什么？
&黑洞&是一种天体：它的引力场强大得就连光也不能逃脱出来。根据广义 相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没 什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半 径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间 返回恒星表面。&
等恒星的半径小到一特定值（天文学上叫&史瓦西半径&）时，就连垂直表 面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它&黑&，是指它就像 宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，&似乎&就再不能逃出。实际上黑洞真 正是&隐形&的，下面将会叙述。&
黑洞是怎样形成的呢？其实，跟白矮星和中子星一样，黑洞很可能也是由恒 星演化而来的。我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中子星形成的过程。当一颗 恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已 经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳 的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力 与压力平衡。&
质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子 星。而根据科学家的计算，中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值，那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。 这次，根据科学家的猜想，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一 个体积趋于零、密度趋向无限大的&点&。而当它的半径一旦收缩到一定程度 （史瓦西半径），正象我们上面介绍的那样，巨大的引力就使得即使光也无法向 外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系&&&黑洞&诞生了。&
与别的天体相比，黑洞是显得太特殊了。例如，黑洞有&隐身术&，人们无 法直接观察到它，连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么，黑洞是怎 么把自己隐藏起来的呢？答案就是&&弯曲的空间。我们都知道，光是沿直线传 播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯 曲。这时候，光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线， 而是曲线。形象地讲，好像光本来是要走直线的，只不过强大的引力把它拉得偏 离了原来的方向。&
在地球上，由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围， 空间的这种变形非常大。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部 分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。 所以，我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样， 这就是黑洞的隐身术。&
更有趣的是，有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球，它朝其它 方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能 看见这颗恒星的&脸&，还同时看到它的侧面、甚至后背！&
&黑洞&无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多 科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着，新的理论也不断地提出。不过， 这些当代天体物理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。有兴趣的朋友 可以去参考专门的论著。 推荐阅读：&&
第二大黑洞
来自台湾、在美国加州大学柏克莱分校担任天文物理学教授的马中佩和团队，花了两年多时间在宇宙&偏乡&发现超大黑洞。美国太空总署（NASA）台湾时间昨上午宣布此突破性发现，同时登上国际知名期刊《自然》（Nature）。
据西班牙《阿贝赛报》网站4月6日报道，科学家认为，在意想不到的天空区域中发现第二大黑洞，意味着宇宙中的超级大黑洞可能比之前预想的更常见。报道称，迄今为止发现的最大的超级大黑洞，即那些质量约为太阳质量100亿倍的大黑洞，都位于超大星系的核心，这些超大星系又与其他大星系并存于某区域。虽然在宇宙星系密布区的某个大星系中发现超级大黑洞属于意料之中，就像在曼哈顿发现摩天大楼一样，但在星系稀疏的区域发现超级大黑洞看似不太可能。但是新发现说明，或许它们并不是如此罕见，因为NGC1600星系是很常见的星系。 &推荐阅读：&&
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如果你掉入一个黑洞，你可能期望立刻死去，但实际上你的命运将远比这样奇特。这事儿可能在任何人身上发生：或许你正在找寻一个新的适宜人类居住的星球，又或者你只是在长途跋涉的时候失足摔倒。无论是什么情况，在某些时候我们总发现自己遇到了那个老问题：当你跌入黑洞时将会发生什么？你可能觉得自己会被碾碎或者被撕成碎片。但是事实远比那样奇妙特别。在你跌入黑洞的瞬间，现实世界将会一分为二。在其中的一个世界里面，你将立刻被烧成灰烬，但是在另一个世界里面你会掉入完全没有伤害的黑洞。黑洞是一个瓦解我们所知道的物理法则的地方。黑洞最外面的边界是它的视界线，伴着能量的闪耀灼烧。在边界的量子效应创造出向宇宙反辐射的热粒子流。在足够长时间之后，这个黑洞会辐射发散出所有物质块，随后消失。所以如果你不小心掉入了这样的宇宙像差里，将会发生些什么？让我们假设，安妮是在黑洞外看着你掉入到黑洞中的人。当你加速冲向视界线时，安妮看到你全身伸展并且扭曲，如同看到你穿过一个巨大的放大镜。你离视界线越近时，你行动的速度越慢。你无法叫喊，因为这里没有空气，但你想通过通过手机的光亮给她发送摩尔斯电码。然而光波传送特别慢，并且一直循环重复。“已经，已……经……”在你终于到达视界线，安妮看到你仿佛被凝固的样子，仿佛有人按了暂停键。你面无表情的试图穿越视界线的表面，越来越热烈的高温将要把你吞没。在你穿越黑洞的黑暗以前，你将成为灰烬。但在我们安排你的葬礼以前，让我们忘记安妮看到的这恐怖的一幕。现在，更奇特的事情发生了，那就是什么也没发生。你通过自由落体直接进入了自然界最不祥的终点站，并没有穿过太多荆棘和障碍。其实，在黑洞外的观察者无法看穿视界层，它并不像一堵墙那样，就你而言，这里并没有视界线。实际上，在一个足够大的黑洞里，你可以很正常地过完你的余生。这里的生活将会有多正常？就如同我们所经历时间的那样，时间只往前走，从不回头。在黑洞里，时间和空间实际上交换了角色。在某种程度上来说，是时间把你推向了这个奇特的地方，并且你无法转向反方向或逃离黑洞。这时候你忍不住问，你只是来到一片空地上而已，为什么安妮会认为你在视界线被燃烧了？其实，从安妮的角度看，你确实是在视界线烧成碎片。那是因为量子物理学要求信息不能丢失。关于你存在的每一比特信息都必须保留在视界线之外，以免安妮的物理规则被破坏。另一方面来说，物理规则也要求你穿越视界线时候不会遇到任何热粒子或其他不平常的东西。否则你就侵犯了爱因斯坦最幸福的思想，以及他广义物理学的理论。有的时候，物理法则会指向一个看似荒谬的结论。物理学家称之为黑洞信息悖论。幸运的是，九十年代的时候物理学家找到了解决办法。莱纳德.&萨斯坎德（Leonard Susskind）意识到这里其实没有悖论，因为没有人曾见到一个克隆后的你。安妮只是看到了你的一个复制品。这里没有第三个观察者可以同时在黑洞的里面和外面观察。所以，没有物理法则会被破坏。黑洞给我们揭露的巨大秘密其实是这里没有真实。事实取决于你问谁，这里有安妮的事实也有你的事实。在2012年夏天，物理学家团体AMPS（分别为Ahmed Almheiri, Donald Marolk, Joe Polchinski&和James Sully）展开了一个思想实验，这对我们认为我们所理解的黑洞知识又提出了挑战。他们认为，萨斯坎德解决悖论的方法依赖于你和安妮的分歧来源于视界线的存在。也就是安妮看不见你在黑洞另一边的景象。但如果安妮在不通过黑洞的情况下可以看到黑洞的另一边呢？普通的相对论会说这不可能，但是量子机器使这些法则变得不确定。安妮可以通过爱因斯坦称之为“鬼魅似的远距作用”的小把戏偷看一下视界线的另一边。所以你掉进黑洞之后到底会发生什么？没有人知道答案，并且这已经成为基础物理学最具政论性的问题。对于这个视界线悖论的解决办法也会让我们对宇宙产生更深层的理论。
黑洞就是这样，他们不仅是宇宙旅行者的障碍物，也是理论实验室对物理法则诡辩的借口。如果自然现实的真相躲藏在某处，去挖掘它最好的地方就是黑洞。可能最好的办法是从外面观察，直到他们弄清楚这整个关于视界线的事儿。via
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