神秘的宇宙黑洞

早在1796年，法国天文学家拉普拉斯（Pierre-Simon，marquisde Laplace）就曾预言：宇宙中存在著一个密度如地球大小、而直径为太阳250倍的发光恒星，它的引力非常大，任何光线都会被其吸引。

后来，德国天文学家史瓦西（Karl Schwarzschild）在求解广义相对论中的重力方程式时提出，宇宙中有一种不旋转、不带电、呈球对称状的黑暗天体。

其实，这两位科学家所说的都是同一种天体—黑洞。

黑洞是什么？

一提到“黑洞”，人们很容易望文生义，把它想像成为一个“大黑洞窟”，其实不然。所谓“黑洞”，就是重力场特别强、任何光也无法逃逸的天体。

根据广义相对论，重力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的重力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发出的光，沿直线可以向任何方向射出。而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，向某些角度发出的光，就将沿弯曲空间返回恒星表面；而等恒星的半径小到等于“史瓦西半径”（Schwarzschild radius）时，就连垂直表面发射的光都会被捕获。这时，恒星就变成了黑洞。之所以说它“黑”，是因为它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，似乎就再也不能逃出。

黑洞是如何形成的

那么，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。

当一颗恒星衰老时，它的核融合反应已经把中心的燃料（氢）耗尽了，由中心产生的能量已经不多了。这样，它也就没有足够的力量来承担外壳的巨大重量了。外壳重压就会使核心塌缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力抗衡。

一些质量小的恒星，主要会演化成白矮星，而质量比较大的恒星则可能形成中子星。科学家计算，中子星的总质量不能超过太阳质量的3倍。如果超过了这个值，就会再没有什么能与自身重力相抗衡的力了，从而导致另一次更大的塌缩。科学家猜想，物质将势不可挡地向著中心点进军，直至成为一个“点”—体积趋于零、密度趋向无限大。而当它的半径一旦收缩到一定程度、即史瓦西半径时，巨大的引力连光也无法向外传播，从而切断了恒星与外界的一切联系，“黑洞”就这样诞生了。

神秘的黑洞

黑洞与其他天体相比显得非常特殊。比如黑洞有“隐身术”，人类根本无法直接观察到它，连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。

那么，黑洞究竟是如何隐藏自己的呢？答案就是—弯曲的空间。我们知道一个最基本的常识，光是沿直线传播的；然而根据广义相对论，在重力场作用下空间会弯曲，这时虽然光仍沿任意两点间的最短距离传播，但这种传播走的已不是直线，而是曲线。形象地说，光本来是要走直线的，可是强大的引力硬是使它偏离了原来的方向。在地球上，由于重力场作用小，这种弯曲微乎其微；而在黑洞周围，这种变形就非常大了。这样，即使恒星发出的光被黑洞挡住，有一部分会落入黑洞中消失，另一部分也会透过弯曲的空间中绕过黑洞，到达地球。所以我们可以观察到黑洞背面的星空，就像不存在黑洞一样，这就是黑洞的“隐身术”。

透过附近天体的运动变化，我们可以推测黑洞的存在。另外，在接近而尚未抵达黑洞的视界时，物质也会高速旋转，形似喇叭状或盘状，在黑洞周边旋转，并因摩擦产生高温，释放出强大的高能X射线。所以透过探测X射线，人类可以获得搜寻黑洞的重要线索。

而在银河系有核心黑洞，质量相当于500万颗太阳，其引力足以吸引成千上万颗恒星。这些恒星和气体飞速旋转，形成一个庞大的整体，从而构成了浩瀚无边的银河系。由此看来，要想深入研究黑洞，还需要厘清宇宙的结构、天体的起源等一系列重大问题。