宇宙时空论——黑洞

黑洞指 一种超高密度天体，其引力之强足以拉住光，亦无光可反射，故名“黑洞“。
   
目前存在的大部分黑洞都是由恒星因自身引力坍缩而来。恒星开始时其内部的氢元素在高温高压条件下获得许多能量，在高速运动中碰撞并发生核聚变形成氦元素，同时产生能量，以光和热的形式释放出来，此时我们称之为主序星。当恒星的氢元素燃烧完毕后，它将发生坍缩，氦元素开始进行核聚变形成碳元素，同主序星时一样，它也会释放光和热，但其能量要比氢元素核聚变时大，此时我们称之为红巨星或红超巨星。氦元素燃烧完后，它将再次坍缩，但此时碳元素不会进行聚变，而是形成一个超高密度的碳核。
    对于初始时拥有约一个太阳质量的恒星，它最终会坍缩成白矮星。初始质量更高的恒星会坍缩成中子星（它的密度更大，1cm³的中子星物质，其质量大于整个珠穆朗玛峰）。初始质量大于或等于昌德拉塞卡极限（1.5倍太阳质量再多一些）的恒星将坍缩成黑洞。
 
 
恒星坍缩成黑洞时，随其体积变小，其对附近物体的引力将变大，大到一定程度时，连光都无法逃逸，我们称刚好无法逃逸的光的路径为黑洞的事件视界，任何物体进入事件视界，其时间将到达终点。我个人认为，当其在事件视界上时，时间静止，到达其内部时，时间倒流，当然这种说法有一个致命的瑕疵，即时间倒流它将逃出黑洞，但不排除它会在事件视界上无限停留。
 
  还有另一种黑洞不是由恒星坍缩而来
，而是在宇宙刚刚创生时由于极其高压而形成同样高密度的天体，我们称之为太初黑洞，它们基本上因时间的流逝而早已消失殆尽。根据检测到的伽马射线背景，早期宇宙中存在的太初黑洞应不多于于每立方光年300个。
 
  黑洞有的以一定速度旋转，对于旋转的黑洞，它的自转速度越快，其于自转轴垂直的半径将变得越大。且根据黑洞无毛定律，其形状只与其质量和自转速度有关。
   
黑洞的事件视界有一个非减性质，物体掉入黑洞后事件视界的面积会增加，两个黑洞合并后，新黑洞的事件视界将大于或等于原先两个黑洞的事件视界面积和。对于这个性质人们很容易联想到热力学第二定律中熵不减的性质，雅可布·柏肯斯坦就曾提出黑洞事件视界的面积即为黑洞的熵。如果我们假定黑洞没有熵，那么一个拥有熵的物体掉入黑洞后除黑洞外的宇宙其它部分的熵将减少，而黑洞没有熵的话，整个宇宙的熵将减少，这会违反热二律，那就只能说黑洞拥有熵了。但热二律告诉我们，拥有熵的物体必定拥有温度，拥有温度的物体必将有热辐射，而没有物体能从黑洞逃脱，这辐射又是哪来的呢？
 
 
通过量子力学我们得知，这辐射是从黑洞外的空间中来的。这空间看似空虚，但根据不确定性原理，场是不可以完全空虚的，我们知道，粒子与其反粒子可以同时被创生，并最终湮灭，其中一个可以是带有正能量的粒子，另一个带有负能量，带负能量在一般情况下必然是虚粒子，必须有伴侣与之湮灭。然而黑洞的引力太强了，带负能量的虚粒子甚至可以变成实粒子（我们知道，在这种情况下，实粒子靠近质量大的物体时能量会较低，在黑洞附近能量会更低，以至于实粒子的正能量会变成负能量，那带负能量的虚粒子就可以变成实粒子）。此时，它不再需要伴侣与之湮灭，则它无限落入黑洞，它的伴侣无限逃逸出黑洞，就像是辐射出的一样。
     对于无限落入黑洞的那个带负能量的粒子，它将使黑洞的总能量降低，根据爱因斯坦的能量方程E=mc²，能量与质量成正比，总能量降低意味着质量降低，且因为黑洞质量越低，负能粒子进入黑洞所走的距离也越短，辐射粒子的效应也越快，黑洞损失能量的速率也越快，黑洞也会最终以一种我们暂时不能预言的方式消失。
 
  完……