我们都知道逃逸速度。星体所产生的引力场(和星体的质量及密度有关)越大,从其表面逃 逸所需的极限速度就越大。如果这个引力场大到某个极限,使以光速运动的物体也不能挣脱它的 束缚而逃逸,那么我们将无法观察到这个星体,仅能感受到它的引力效应。这就是在200年前对 黑洞的最初定义。 实际上,对于光不能象对待普通物体那样考虑,因为普通物体在上抛的过程中速度逐渐变慢 并最终落回地面,而光是以不变的速率前进的。因此必须以广义相对论的观点重新解释黑洞现象 也就是:光由于强大的引力场造成的空间--时间扭曲,而被强烈地折弯并回到星体表面,不能从 其表面逃逸。 黑洞是一个空间--时间区域,它的最外围是光所能从黑洞向外到达的最远距离,这个边界称 为"事件视界"。它如同一个单向的膜,只允许物质穿过视界并落到黑洞里去,但没有任何物质能 够从里面出来! 那么黑洞是如何形成的呢?让我们先从恒星的生命周期说起。宇宙早期的星云物质--绝大部 分是氢的极其稀薄的气体--由于自身的引力作用而收缩成恒星。由于收缩过程中气体原子相互碰 撞的频率和速度越来越高,导致气体温度上升并最终使恒星发光。当温度如此之高,以致于氢原 子碰撞后不再离开而是聚合成氦,这被称为"热核聚变"。聚变释放出的巨大能量使恒星气体的压 力进一步升高,并达到足以平衡恒星内部引力的程度,于是恒星的收缩停止下来,并在相当长的 时间里稳定地燃烧。当恒星耗尽了这些氢之后,由于核反应的减弱而开始变冷,恒星气体的压力 不足以抵抗自身引力的而导致恒星重新开始收缩。恒星中的氦元素发生聚变形成碳或氧之类较重 的元素。但这一过程并没有释放太多的能量,恒星继续收缩。
客观讲,由于黑洞是由恒星坍缩而成,恒星大多保存一部分角动量,故而完美的 Schoolchild 黑洞并不多见。甚至可以说大都数黑洞都是旋转的。但黑洞旋转是否一成不变呢?不考虑电荷,单纯的以不旋转的 Schoolchild 黑洞和旋转的 Kerr 黑洞为例。Schoolchild 黑洞相当简单,而其他种类黑洞稍微有点性质上的不同。Schoolchild 黑洞存在一个奇点,但真空 Einstein 场方程的稳态轴对称解对应的 Kerr 黑洞内部却出现了一个" 奇环 ",在奇环附近还存在 " 闭合类时曲线 "(有的研究认为这可能违反因果律,产生悖论)因此带来很多有趣的效应。广义相对论指出,相对于无穷远者,在能层(外视界和外无限红移面之间称为 " 能层 ")内除了能量为正的正能轨道外,还存在着负能量轨道,位于负能轨道运动的粒子具有负角动量(与黑洞自转方向相反)。
德国麦克斯普兰喀宇宙物理学的德国天体物理学家甘瑟尔,今年五月观测到从此一黑洞口发出的一道强有力紫外线闪光,持续三十分钟。在六月的又一次观测中,甘瑟尔的研究小组发现另一道闪光,持续了八十五分钟,并在十四和十七分钟时达到高峰。次日,在邻近地点,再观测到一道完全相同的闪光。甘瑟尔的理论是,这种闪光的规律发生,显示在黑洞口附近被截获的气体团出现辐射波动。银河系中心「人马星座A?」黑洞存在的间接证据在两千年首次浮现,当时,天文学家观测到若干星球绕著人马星座的一个轨道快速运转。黑洞是宇宙中最令人惊惧,且谜样的力量。咸信它们是巨大星球解体所引起。这些星球燃料耗尽后解体,所产生的强大重力,任何东西,甚至光,都被吞噬,无一幸免 。




