15、什麽是黑洞?

    為了了解什麽是黑洞，讓我們先從太陽這樣的恒星談起。我們知道，太陽的直徑為1，392，000公裏，它的質量為地質質量的330，000倍。在這樣大的質量、從表麵到中心的距離這樣長的情況下，位於太陽表麵的任何東西所受到的引力大約相當於地球表麵引力的28倍。


    任何一顆普通的恒星都會由於下述兩種因素的相互平衡而保持其通常的大小。其中一個因素是恒星中心有非常高的溫度，因而會使恒星的物質經常處於膨脹的狀態。另一個因素就是它本身具有很大的引力，從而會使恒星的物質傾向於收縮而擠壓在一起。


    但是在恒星生存期的某一階段，其內部溫度將會降低，這樣一來，引力將會成為一個主導的因素，結果，這顆恒星就會開始坍縮，在這個過程中，恒星內部物質的原子結構會遭到破壞。這樣一來，原子將不複存在，替代它的將是一個個電子、質子和中子。這顆恒星將會坍縮到這樣一種程度，這時電子的相互排斥力將使該恒星不能夠再進一步坍縮。


    這顆恒星於是就成為一顆“白矮星”。像太陽這樣的恒星一旦坍縮成為一顆白矮星，它的全部物質將被擠壓成為一個直徑隻有大約16，000公裏的球體，它的表麵引力將變成地球表麵引力的210，000倍（因為它的質量雖然沒有變，但是從表麵到中心的距離則大大縮短了）。


    在某些條件下，引力將變得如此之大，甚至能戰勝電子之間的排斥力。結果，這顆恒星將會再度坍縮，並迫使其全部電子和質子彼此結合為中子，這樣一來，這顆恒星將一直收縮到所有的中子都彼此接觸為止。到了這一步，這個中子結構物又將會抵製進一步的坍縮，這顆星於是成為一顆中子星。這樣的中子星將把太陽的全部質量壓縮在一個直徑隻有16公裏的球體內。結果，它的表麵引力將是地球引力的210，000，000，000倍。


    在某些條件下，引力甚至能進一步戰勝中子結構的抗拒。這時候，再也沒有任何東西能夠抵抗得住它的進一步坍縮了。結果，這顆恒星就會坍縮到體積等於零，而它的表麵引力就會無限地增大。


    根據相對論，一顆恒星所發射出來的光，當它克服該恒星的引力場而向外射出的時候，將會失去一定的能量。引力場越大，所失去的能量也越大。這一點已經由科學工作者經過天文觀測和實驗室實驗得到證實。


    由太陽這樣的普通恒星發射出的光，它失去的能量是很有限的。由白矮星發射出的光會失去較多的能量；由中子星發射出的光會失去比這更多的能量。當這顆中子星進一步坍縮時，就會出現這樣一種情況：從它的表麵向外射出的光將會失去它的全部能量，從而根本不可能逃逸出去。


    一個比中子星坍縮得更厲害的天體，它的引力場將是如此之強，以致任何靠近它的東西都將被它所捕獲，並且再也不能從它裏麵逃逸出去。這就如同被捕獲的物體落進一個無底洞的情況一樣。而且，正如上麵所說，甚至連光也不能逃逸出去，因此，這個坍縮了的天體將是黑的。正因為它既像個無底洞，而且又是黑的，所以天文學家就把它叫做“黑洞”。


    天文學家目前正在宇宙的各個角落尋找可證明確有這種黑洞存在的證據。