在太陽系的行星裏,地球可是獨一份兒有生命的星球呢。為啥地球能有生命?嗨,就是因為它達到了生命誕生的那些個基本要求唄。啥要求呢?合適的溫度、夠多的空氣還有大量的水資源呀。要是一顆行星能滿足這些要求,那它有生命的可能性可就大了去了。人呢,作為地球上最聰明的生命,打一出生就開始不停地琢磨和探尋世界的秘密。經過幾千年科技的發展,到如今,人類總算對宇宙有了個大概的了解。科學家研究出來了,咱們的太陽系是在銀河系裏的。銀河系中心那兒,有個超大個兒的黑洞。1783年的時候,有個英國的業余天文愛好者叫蜜雪兒,給當時特有名的卡文迪許寫了封信。
信裏他覺著宇宙裏有那麽一種星星,品質大得很,大到啥程度呢?完全是烏漆嘛黑的,光線打它表面過都跑不掉,他管這星星叫暗星。這就是關於黑洞最早的推論啦。後來法國有個科學家叫拉普拉斯的,也提出了暗星這個概念。1799年的時候,他那【天體力學】第一版出版了。到了1916年呢,愛因史坦在廣義相對論裏預測有一種天體,這天體品質要是夠了一定程度啊,光都跑不了。這重力也太極端了,連愛因史坦自個兒當時都不信有黑洞這麽個東西。就在愛因史坦廣義相對論發表的同一年,德國物理學家卡爾史瓦西把黑洞重力場方程式的第一個精確解給弄出來了。這個解的意思就是說,要是把好多物質都堆在空間一個點上,周圍就會有特別奇怪的現象,在這個質點周圍有個界面叫視界,一旦進了這個界面,光都別想跑。後來呢,美國物理學家約翰.阿奇博德.惠勒就把這種神神叨叨的天體叫做黑洞了。
黑洞啊,那可是宇宙裏最神秘的天體啦,人類發現它之後就覺得這玩意兒邪乎得很。它的重力大得沒邊兒,啥物質只要闖進它那個視界範圍,就會被它吸住,連光都跑不出來呢。就因為這重力大得不像話,長久以來,科學家們想破解黑洞的奧秘那可太難嘍。好多科學家心裏都癢癢的,特別想知道黑洞裏面到底是啥樣兒。美國有個挺有名的科學家泰森,他就尋思啊,黑洞裏面說不定就是一個宇宙呢,沒準兒咱們這個宇宙就是從一個黑洞裏生出來的。搞不好咱們現在就在一個半徑465億光年的黑洞裏,自己還不知道呢。不過隨著人類科技一天比一天厲害,對黑洞的了解也越來越多啦。2019年的時候,科學家拍出了人類歷史上第一張黑洞的照片。這個黑洞在距離地球5500萬光年之外的M87星系,就是那個星系的中心黑洞。後來啊,科學家還公布了銀河系中心人馬座A*黑洞的事兒呢。
早在上個世紀,愛因史坦就把黑洞這個天體給預言出來了。在科學界,黑洞咋形成的,大家心裏都挺有數。一般來講,黑洞形成的方式能分成三種。頭一種呢,就是大品質恒星整出超新星爆炸之後形成的。就拿咱們銀河系來說吧,恒星級的黑洞可不少,大多都是大品質恒星超新星爆炸搞出來的。那些品質超過太陽30倍的恒星,到了主序星階段快結束的時候,內部核融合就變成鐵元素了,這時候超新星爆炸就發生了。就在爆炸那一瞬間,恒星內部的放射線壓「嗖」的一下就沒了,重力可就占了上風,所有物質都往中心跑。這時候,恒星內部的高溫高壓就直接弄出一個黑洞來。這個黑洞可不含糊,立馬就吸收恒星的物質,沒一會兒就變成一個品質是太陽好幾倍的黑洞了。除了這種形成方式,還有一種是直接由大霹靂形成的。
科學家琢磨著,在咱們這個宇宙裏啊,好多黑洞都是大霹靂一下子就給弄出來的。就像銀河系中心的那個黑洞,老大老大了,就是大霹靂之後冒出來的。宇宙大霹靂那會,有些地兒物質密度嗷嗷高,黑洞就這麽直接形成了。這種黑洞可是星系形成的老祖宗力量呢,為啥這麽說呢?因為它重力強得不像話,能把好多物質都吸到自個兒周圍,這些物質就變成了原始恒星,星系也就這麽著慢慢有了。除了這種形成法子,科學家還覺得,天體之間互相撞也能弄出個黑洞來。兩顆恒星在重力的拉扯下撞一塊兒之後,就有可能直接變成黑洞。到現在啊,科學家知道的黑洞形成法子就這三種。那為啥科學家會尋思著咱們這宇宙可能是個老大老大的黑洞呢?嗨,因為科學家研究來研究去發現,所有的天體都圍著一個點在轉呢。
嘿,有個點呢,說不定就是黑洞中心的奇異點。您知道嗎?咱地球啊,就跟個小陀螺似的,不停地自轉和公轉。地球自轉一圈啊,大概得花24小時,這就是咱們平常說的一天嘍。地球公轉一圈呢,差不多是365天,這不就是一年嘛。就在地球這麽轉的時候啊,咱太陽系也沒閑著,它正以每秒240千米的速度,繞著銀河系中心打轉呢,差不多每2.2億年就能繞著質心轉完一圈。科學家們算過了,地球在宇宙裏飛的速度啊,大概每秒能到630公裏,這速度可老快了,只是咱沒感覺罷了。您再瞧,咱銀河系也沒歇著呀。科學家研究出來了,銀河系和周圍50多個星系湊一塊兒,就組成了本星系群。這星系群裏啊,仙女座星系最大,銀河系只能排老二。本星系群上頭呢,還有個大得不得了的超星系團,這裏頭包含了將近4.7萬個星系,直徑都有1.1億光年那麽長呢。
本超星系團的品質中心呢,大概就在室女座那一片兒,所以本超星系團也被叫做室女座超星系團。但您得知道,室女座超星系團可不是宇宙裏最大的星系團,拉尼亞凱亞超星系團比它大多了。科學家瞅了老長時間,發現這個拉尼亞凱亞超星系團正拽著10萬個星系,朝著長蛇座那方向「嗖」地就快速跑過去了。在那邊兒啊,就好像有個神秘玩意兒,在暗地裏扯著周圍所有東西呢。整個宇宙也好像都奔著某個地方去。那這個神秘的重力中心到底是啥呢?科學家們到現在還在吭哧吭哧地研究呢。還有啊,黑洞的奧秘,科學家現在也沒整太明白。為啥呢?黑洞的重力那可老大了,光都能被它吸進去,所以咱們根本瞅不見黑洞裏邊啥樣兒。不過有些科學家瞎琢磨,說黑洞沒準兒就是蟲洞的入口呢。
1916年的時候,奧地利物理學家路德維希.費萊姆就最先提出蟲洞這玩意兒了,不過那時候它就只是個概念。到了1930年呢,愛因史坦研究重力場的時候琢磨著,透過蟲洞啊,說不定能瞬間轉移,或者搞個時間旅行呢。蟲洞啊,是建立在黑洞的基礎上的。愛因史坦覺得蟲洞就是個能穿越時空的隧道。好多人都尋思啊,被黑洞吞進去的東西不能就這麽沒了吧,這些東西可能會被黑洞送到另一個神秘的天體那兒去,這個天體就是白洞,白洞是理論推測出來的天體。科學家們覺著,啥物質都進不了這個白洞,它只能往外噴東西。這白洞的性質和黑洞正相反,黑洞一個勁兒地吞東西,白洞就一個勁兒地噴東西。黑洞吞進去的東西可能就被白洞給噴出去了,黑洞和白洞連起來就成了蟲洞,蟲洞就是能穿越時空的隧道唄。
科學家照著現有的科學理論一琢磨,白洞這玩意兒的存在可就違背熱力學定律了。按照熱力學定律來講呢,熵是一直增加的。要是有白洞存在,那熵就能減少,可熱力學定律裏熵哪能減少啊,所以要是真有白洞,人類的熱力學第二定律可就被推翻嘍。要是白洞真存在,那蟲洞也就在宇宙裏了。蟲洞啊,一直被科學家當成是能連線老遠老遠空間的點。到現在,科學家在宇宙裏就只發現了黑洞,蟲洞和白洞都沒瞅見。雖說科學家現在對蟲洞還知道得不多,不過著名物理學家霍金覺得,黑洞可不是個只進不出的天體,它也會隨著霍金放射線慢慢蒸發沒了。上世紀70年代初,霍金證明了面積不減定理,就是說黑洞形成之後,隨著時間變化,黑洞的視界表面積只會增加不會減少,這事兒是在面積不減定理提出後的第二年。
美國物理學家惠勒帶的一個博士生叫貝肯史坦,這小子就瞅見惠勒的理論了,然後他就說啊,那面積不減定理跟熱力學第二定律,也就是熵增定律,那簡直是一個模子裏刻出來的,太像了。熵增定律啥意思呢?就是在一個封閉的地兒,熱量總是從熱乎的物體往涼的物體那邊跑,而且這事兒啊,只能這麽跑,回不了頭。貝肯史坦尋思著,黑洞表面那面積就是黑洞的熵。可霍金不幹了,他覺得這說法不對勁兒。霍金說,要是黑洞有熵,那它就得產生熱放射線啊,可誰不知道黑洞壓根兒就不產生放射線啊,廣義相對論就不答應黑洞能產生放射線。按照廣義相對論來說,黑洞裏邊可整齊了,就拿那種既不自轉又沒在吃東西(吸物質)的靜態球對稱黑洞來說,在它的視界裏,就一個被無限壓縮的奇異點,再就是啥都沒有的真空,這跟熱力學第二定律明顯對不上號。結果呢,霍金後來仔仔細細算了一通,得嘞,黑洞還真能產生放射線。1975年的時候,大物理學家霍金搞出個震驚全世界的理論:要是把量子論考慮進去,黑洞就有可能蒸發嘍。
霍金琢磨啊,在黑洞視界邊緣冒出來虛擬粒子的時候呢,大概能有四種狀況。第一種呢,虛粒子對就那麽正常地互相湮滅了;第二種呢,倆虛粒子一塊兒被黑洞給吞嘍;第三種呢,負虛粒子被黑洞吃進去,正虛粒子跑了;第四種反過來,正虛粒子被黑洞吞了,負虛粒子溜了。霍金算完發現啊,在這四種情況裏,第三種情況出現的可能性最大。那負虛粒子可是帶著負能量的呀,所以黑洞把負虛粒子吞了之後呢,自個兒的能量就少了,這種情況就被叫做霍金放射線。照霍金這麽說的話呢,黑洞可不是穿梭時空的隧道,它就只是一種天體罷了。現在科學家也正積極研究黑洞的秘密呢。要是站在宇宙的角度看啊,咱們這個宇宙說不定就是一個超級大的黑洞,所有的天體和物質都在這個大黑洞裏待著呢,只是咱們不知道罷了。
嘿,看到這兒啊,不少朋友心裏準得冒出個問題來:宇宙外邊兒是啥呀?有些科學家琢磨著,宇宙外邊兒呢,還是別的宇宙空間。也有科學家覺得啊,宇宙可不是就一個,是好多平行宇宙湊一塊兒組成的呢。每個平行宇宙之間啊,都有點神秘兮兮的聯系。可到現在呢,科學家還沒找著能鉆進平行宇宙的法子。小編我尋思啊,人可是地球上最機靈的生物,人的科技那是一個勁兒地進步、發展呢。以後啊,隨著科技進步,人肯定能把這奧秘給解開嘍。哎,大夥對這事兒有啥想說的不?