一口气搞懂黑洞

不过说起黑洞，很多人只是对这“黑洞”两个字很熟悉，但要问它到底是什么，为什么会有黑洞？很少人能够回答上来，今天，我们就来聊一聊：黑洞到底是咋回事？

逃逸速度

在宇宙中有句黑话：质量为王。

意思是说，天体在宇宙中混的咋样，完全和自身的质量有关，那质量和有关呢？那就是引力。人之所以不会飘起来，正是地球对人有引力的作用。那如果想要逃离地球该咋办呢？

也不是没有办法，只要速度够快就行，通过牛顿的万有引力公式进行计算，如果速度能达到11.2km/s就可以逃离地球去流浪了。这个速度被我们称为第二宇宙速度。第一宇宙速度其实就是绕着地球飞行的速度。

如果速度能达到16.7km/s就可以逃离太阳系去流浪了，这个速度被我们称为第三宇宙速度。

其实这些宇宙速度还有个别名叫做：逃逸速度。也就是它们摆脱天体引力所需要的速度。

这时候科学家就寻思，按照相对论的基本假设，光速是最快的，那如果一个天体的逃逸速度就是光速甚至比光速还大，那光是不是就飞不出来了？

有个叫做卡尔·史派西物理学家在研究爱因斯坦广义相对论的方程时，就推导出了逃逸速度为光速的天体半径。这个半径被称为是史派西半径。

这个半径的大小取决于天体的质量。举个例子：地球的史派西半径为9毫米，意思就是说如果地球的质量不变，把地球压缩到只有骰子那么大的尺寸，光就无法从地球表面逃走了。而太阳的史派西半径也只有3千米。

后来，科学家惠勒给这种光都逃脱不了的天体叫做黑洞。

黑洞形成的？

知道了黑洞的特点，但是黑洞到底是咋形成的呢？

整个过程大概是这样的，如果有一颗恒星，要比太阳大一些，活了大半辈子，马上要挂了。不过，它并不是直接就消失，而是临终前要挣扎一下，玩一次火，炸一下。这种状态就叫做超新星爆炸。

这个场面其实是非常壮观的，亮瞎了眼都是小意思。

最后它炸得只剩下一个核。如果这个核的质量足够大，在引力作用下就会成为一个黑洞。

黑洞的暴脾气哪来的？

黑洞在众多天体里是出了名的暴脾气，根据广义相对论，质量会扭曲时空，使得周围物体只能沿着弯曲的测地线运动。

比如：地球绕着太阳运动，本质上其实是太阳压弯了时空，地球沿着测地线在运动。

不过，太阳和黑洞比起来简直不值得一提，也就是说黑洞能把光都吸过来，是因为它扭曲时空的效果太强了，远远大于太阳，才使得光跑不出来，实际上，是任何物质都跑不了。

黑洞只进不出？

正是因为黑洞的这个特点，科学家认为：黑洞只进不出。

后来有一位伟大的科学家站了出来说：不是这样的！黑洞是会蒸发的。这位科学家就是霍金。

他是这么认为的，根据海森堡不确定性原理，在真空中会在瞬间产生正反虚粒子对，因为能量守恒定律，正反虚粒子对会再瞬间消失。后来，科学家用实验证实这个现象。科学家把这个现象叫做量子涨落。

如果黑洞附近有真空的量子涨落，那有可能正反虚粒子对会被吸进去。不过，在一些情况下，只有带负能量的虚粒子就被吸进去，而带正能量的那个粒子没有。

这个时候从外部观测，黑洞就好像吐出了带正能量的虚粒子，这个过程其实黑洞一直在失去能量，这也被叫霍金辐射。

不过，霍金进行很详细的计算之后发现，10多倍太阳质量的黑洞完全蒸发需要10^66年，

要知道宇宙到现在才138.2亿年，比起这个数还小得很，也就是说根本无法验证这个理论。不过这个理论已经被很多科学家所接受。霍金辐射是霍金最高的学术成就，不过这个理论是否能够成立还需要进一步本证实。