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黑洞的未來?

《衛報》近日請全球10位頂尖科學家列出未來70年可能發生的災難。

第壹,“黑洞”吞噬地球。物理學家擔心美國紐約布魯克海文實驗室的世界最大粒子加速器會產生類似黑洞的高密度物質,吞噬整個地球。

第二,機器人控制世界。科學家預測,不出半個世紀,機器人可能成為地球上生命的主宰。

第三,染色體末端變短。動物染色體末端有壹種保護性結構叫做端粒。科學家指出,隨著人類的進化,“端粒”的長度會越來越短,使染色體變得不穩定。人類將受到與年齡相關的疾病的打擊,如癌癥、心臟病、阿爾茨海默病、中風等。

第四,核戰爭毀滅文明。科學家認為,理論上,核戰爭會毀滅人類文明。

五、超級火山爆發。科學家估計每5萬年就會爆發壹次超級火山。

6.氣候會完全改變。到21世紀末,溫室氣體將增加壹倍,全球平均氣溫將上升至少2攝氏度,這可能會徹底改變各地的氣候,導致全球糧食短缺。

壹顆巨大的隕石撞擊了地球。地球受到這種撞擊的幾率是每1萬年1次。隕石撞擊會帶來大量灰塵,遮擋陽光,影響農作物生長,造成大規模饑荒。

八、宇宙射線輻射。如果銀河系發生恒星爆炸後,包括伽馬射線在內的宇宙射線輻射到地球上,溫度會急劇下降,導致冰河時代的出現。

九、大瘟疫害死無數人。上個世紀有四次流感浪潮,艾滋病和非典也奪走了無數寶貴的生命。

X.大規模恐怖襲擊。科學家認為,目前恐怖分子很容易制造出殺傷力巨大的生化武器,如果使用,後果不堪設想。▲(鄭軍編譯)

“黑洞”很容易被想象成“大黑洞”,其實不然。所謂“黑洞”就是這樣壹個天體:它的引力場強大到連光都逃不掉。

根據廣義相對論,引力場會彎曲時空。當恒星較大時,其引力場對時空的影響很小,恒星表面某壹點發出的光可以直線向任意方向發射。恒星的半徑越小,對周圍時空的彎曲作用越大,在某些角度發出的光會沿著彎曲的空間返回到恒星表面。

當恒星的半徑小到壹個特定值(天文學上稱之為“史瓦西半徑”)時,甚至連垂直面發出的光都被捕捉到了。這時,恒星變成了黑洞。說它“黑”,就是說它像宇宙中的無底洞。任何物質壹旦掉進去,似乎都逃不掉。其實黑洞真的是“看不見”的,這個我們後面會講到。

那麽,黑洞是如何形成的呢?事實上,和白矮星、中子星壹樣,黑洞很可能是由恒星演化而來的。

我們已經詳細介紹了白矮星和中子星的形成過程。當恒星老化時,它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料(氫),中心產生的能量也快用完了。這樣,它就不再有足夠的強度來承受外殼的巨大重量。因此,在外殼的沈重壓力下,核心開始坍塌,直到最後形成壹個小而致密的恒星,它能夠再次平衡壓力。

質量較小的恒星主要演化成白矮星,質量較大的恒星可能形成中子星。根據科學家的計算,中子星的總質量不可能大於太陽質量的三倍。如果超過這個值,就沒有與自身引力抗衡的力,就會導致另壹次大坍縮。

這壹次,根據科學家的猜測,物質將無情地向中心點行進,直到成為壹個體積為零、密度無窮大的“點”。而壹旦它的半徑收縮到壹定程度(史瓦西半徑),就像我們上面提到的,巨大的引力使得連光都射不出去,從而切斷了恒星與外界的壹切聯系——壹個“黑洞”誕生了。

與其他天體相比,黑洞太特殊了。比如黑洞具有不可見性,人們無法直接觀察到,甚至科學家也只能對其內部結構做出各種猜測。那麽,黑洞是如何隱藏自己的呢?答案是——彎曲空間。眾所周知,光是直線傳播的。這是壹個基本常識。但是根據廣義相對論,空間在引力場的作用下會發生彎曲。此時,雖然光仍然沿著任意兩點間最短的距離傳播,但不是直線,而是曲線。形象地說,似乎光本來應該是直線前進的,但是強大的引力把它拉離了原來的方向。

在地球上,因為引力場很小,所以這種彎曲很小。在黑洞周圍,這種空間變形非常大。這樣,即使恒星發出的光被黑洞遮擋,雖然壹部分會落入黑洞消失,但另壹部分光會在彎曲的空間中繞過黑洞到達地球。所以我們很容易觀察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在壹樣。這就是黑洞的隱形性。

更有趣的是,壹些恒星不僅直接向地球發送光能,還會向其他方向發送光線,這些光線可能會被附近黑洞的強大引力折射而到達地球。這樣,我們不僅能看到這顆星星的“臉”,還能看到它的側面,甚至它的背面!

“黑洞”無疑是本世紀最具挑戰性和最令人興奮的天文理論之壹。許多科學家都在努力揭開它的神秘面紗,新的理論不斷提出。但是,這些當代天體物理學的最新成果,在這裏不是三言兩語就能說清楚的。感興趣的朋友可以參考專題討論。

黑洞是宇宙的壹部分。那裏的吸引力如此之大,以至於光線無法從黑洞中逃逸。在宇宙中,每顆恒星內部都有壹場激烈的戰鬥。壹方面是自身固有的引力,使得恒星聚集度變小;另壹方面是恒星內核釋放的能量,試圖讓恒星爆炸分解。當恒星的核能被完全釋放後,恒星的體積因為只受引力的影響而變小,但重量卻很驚人,周圍的引力會變得很強。即使是恒星周圍的能量也無法逃離其極強的引力場。這時,恒星似乎無形中消失了,於是在太空中形成了壹個黑洞。

近年來,天文學家收集了大量黑洞的證據,其中極重黑洞的質量是太陽的654.38+0億倍,而極輕黑洞的質量只有太陽的幾倍。最近他們發現了壹種月球大小、中等質量的黑洞,其質量為100-10000太陽質量。美國國家航空航天局的天文學家和卡耐基梅隆大學的科學家分別研究了螺旋星系的中心區域。前者研究了銀河系附近的39個星系,後者重點研究了距離地球約360萬光年的星爆星系中的M82。他們還發現了回旋進入黑洞和尖端的氣體的X射線輻射。

黑洞是壹個宇宙和另壹個宇宙之間的通道,它只會把這個宇宙的東西吸進另壹個宇宙。還有,黑洞可以吸收光線。