在太阳系的行星里,地球可是独一份儿有生命的星球呢。为啥地球能有生命?嗨,就是因为它达到了生命诞生的那些个基本要求呗。啥要求呢?合适的温度、够多的空气还有大量的水资源呀。要是一颗行星能满足这些要求,那它有生命的可能性可就大了去了。人呢,作为地球上最聪明的生命,打一出生就开始不停地琢磨和探寻世界的秘密。经过几千年科技的发展,到如今,人类总算对宇宙有了个大概的了解。科学家研究出来了,咱们的太阳系是在银河系里的。银河系中心那儿,有个超大个儿的黑洞。1783年的时候,有个英国的业余天文爱好者叫米歇尔,给当时特有名的卡文迪许写了封信。
信里他觉着宇宙里有那么一种星星,质量大得很,大到啥程度呢?完全是乌漆嘛黑的,光线打它表面过都跑不掉,他管这星星叫暗星。这就是关于黑洞最早的推论啦。后来法国有个科学家叫拉普拉斯的,也提出了暗星这个概念。1799年的时候,他那【天体力学】第一版出版了。到了1916年呢,爱因斯坦在广义相对论里预测有一种天体,这天体质量要是够了一定程度啊,光都跑不了。这引力也太极端了,连爱因斯坦自个儿当时都不信有黑洞这么个东西。就在爱因斯坦广义相对论发表的同一年,德国物理学家卡尔史瓦西把黑洞引力场方程的第一个精确解给弄出来了。这个解的意思就是说,要是把好多物质都堆在空间一个点上,周围就会有特别奇怪的现象,在这个质点周围有个界面叫视界,一旦进了这个界面,光都别想跑。后来呢,美国物理学家约翰.阿奇博尔德.惠勒就把这种神神叨叨的天体叫做黑洞了。
黑洞啊,那可是宇宙里最神秘的天体啦,人类发现它之后就觉得这玩意儿邪乎得很。它的引力大得没边儿,啥物质只要闯进它那个视界范围,就会被它吸住,连光都跑不出来呢。就因为这引力大得不像话,长久以来,科学家们想破解黑洞的奥秘那可太难喽。好多科学家心里都痒痒的,特别想知道黑洞里面到底是啥样儿。美国有个挺有名的科学家泰森,他就寻思啊,黑洞里面说不定就是一个宇宙呢,没准儿咱们这个宇宙就是从一个黑洞里生出来的。搞不好咱们现在就在一个半径465亿光年的黑洞里,自己还不知道呢。不过随着人类科技一天比一天厉害,对黑洞的了解也越来越多啦。2019年的时候,科学家拍出了人类历史上第一张黑洞的照片。这个黑洞在距离地球5500万光年之外的M87星系,就是那个星系的中心黑洞。后来啊,科学家还公布了银河系中心人马座A*黑洞的事儿呢。
早在上个世纪,爱因斯坦就把黑洞这个天体给预言出来了。在科学界,黑洞咋形成的,大家心里都挺有数。一般来讲,黑洞形成的方式能分成三种。头一种呢,就是大质量恒星整出超新星爆炸之后形成的。就拿咱们银河系来说吧,恒星级的黑洞可不少,大多都是大质量恒星超新星爆炸搞出来的。那些质量超过太阳30倍的恒星,到了主序星阶段快结束的时候,内部核聚变就变成铁元素了,这时候超新星爆炸就发生了。就在爆炸那一瞬间,恒星内部的辐射压「嗖」的一下就没了,引力可就占了上风,所有物质都往中心跑。这时候,恒星内部的高温高压就直接弄出一个黑洞来。这个黑洞可不含糊,立马就吸收恒星的物质,没一会儿就变成一个质量是太阳好几倍的黑洞了。除了这种形成方式,还有一种是直接由大爆炸形成的。
科学家琢磨着,在咱们这个宇宙里啊,好多黑洞都是大爆炸一下子就给弄出来的。就像银河系中心的那个黑洞,老大老大了,就是大爆炸之后冒出来的。宇宙大爆炸那会,有些地儿物质密度嗷嗷高,黑洞就这么直接形成了。这种黑洞可是星系形成的老祖宗力量呢,为啥这么说呢?因为它引力强得不像话,能把好多物质都吸到自个儿周围,这些物质就变成了原始恒星,星系也就这么着慢慢有了。除了这种形成法子,科学家还觉得,天体之间互相撞也能弄出个黑洞来。两颗恒星在引力的拉扯下撞一块儿之后,就有可能直接变成黑洞。到现在啊,科学家知道的黑洞形成法子就这三种。那为啥科学家会寻思着咱们这宇宙可能是个老大老大的黑洞呢?嗨,因为科学家研究来研究去发现,所有的天体都围着一个点在转呢。
嘿,有个点呢,说不定就是黑洞中心的奇点。您知道吗?咱地球啊,就跟个小陀螺似的,不停地自转和公转。地球自转一圈啊,大概得花24小时,这就是咱们平常说的一天喽。地球公转一圈呢,差不多是365天,这不就是一年嘛。就在地球这么转的时候啊,咱太阳系也没闲着,它正以每秒240千米的速度,绕着银河系中心打转呢,差不多每2.2亿年就能绕着质心转完一圈。科学家们算过了,地球在宇宙里飞的速度啊,大概每秒能到630公里,这速度可老快了,只是咱没感觉罢了。您再瞧,咱银河系也没歇着呀。科学家研究出来了,银河系和周围50多个星系凑一块儿,就组成了本星系群。这星系群里啊,仙女座星系最大,银河系只能排老二。本星系群上头呢,还有个大得不得了的超星系团,这里头包含了将近4.7万个星系,直径都有1.1亿光年那么长呢。
本超星系团的质量中心呢,大概就在室女座那一片儿,所以本超星系团也被叫做室女座超星系团。但您得知道,室女座超星系团可不是宇宙里最大的星系团,拉尼亚凯亚超星系团比它大多了。科学家瞅了老长时间,发现这个拉尼亚凯亚超星系团正拽着10万个星系,朝着长蛇座那方向「嗖」地就快速跑过去了。在那边儿啊,就好像有个神秘玩意儿,在暗地里扯着周围所有东西呢。整个宇宙也好像都奔着某个地方去。那这个神秘的引力中心到底是啥呢?科学家们到现在还在吭哧吭哧地研究呢。还有啊,黑洞的奥秘,科学家现在也没整太明白。为啥呢?黑洞的引力那可老大了,光都能被它吸进去,所以咱们根本瞅不见黑洞里边啥样儿。不过有些科学家瞎琢磨,说黑洞没准儿就是虫洞的入口呢。
1916年的时候,奥地利物理学家路德维希.费莱姆就最先提出虫洞这玩意儿了,不过那时候它就只是个概念。到了1930年呢,爱因斯坦研究引力场的时候琢磨着,通过虫洞啊,说不定能瞬间转移,或者搞个时间旅行呢。虫洞啊,是建立在黑洞的基础上的。爱因斯坦觉得虫洞就是个能穿越时空的隧道。好多人都寻思啊,被黑洞吞进去的东西不能就这么没了吧,这些东西可能会被黑洞送到另一个神秘的天体那儿去,这个天体就是白洞,白洞是理论推测出来的天体。科学家们觉着,啥物质都进不了这个白洞,它只能往外喷东西。这白洞的性质和黑洞正相反,黑洞一个劲儿地吞东西,白洞就一个劲儿地喷东西。黑洞吞进去的东西可能就被白洞给喷出去了,黑洞和白洞连起来就成了虫洞,虫洞就是能穿越时空的隧道呗。
科学家照着现有的科学理论一琢磨,白洞这玩意儿的存在可就违背热力学定律了。按照热力学定律来讲呢,熵是一直增加的。要是有白洞存在,那熵就能减少,可热力学定律里熵哪能减少啊,所以要是真有白洞,人类的热力学第二定律可就被推翻喽。要是白洞真存在,那虫洞也就在宇宙里了。虫洞啊,一直被科学家当成是能连接老远老远空间的点。到现在,科学家在宇宙里就只发现了黑洞,虫洞和白洞都没瞅见。虽说科学家现在对虫洞还知道得不多,不过著名物理学家霍金觉得,黑洞可不是个只进不出的天体,它也会随着霍金辐射慢慢蒸发没了。上世纪70年代初,霍金证明了面积不减定理,就是说黑洞形成之后,随着时间变化,黑洞的视界表面积只会增加不会减少,这事儿是在面积不减定理提出后的第二年。
美国物理学家惠勒带的一个博士生叫贝肯斯坦,这小子就瞅见惠勒的理论了,然后他就说啊,那面积不减定理跟热力学第二定律,也就是熵增定律,那简直是一个模子里刻出来的,太像了。熵增定律啥意思呢?就是在一个封闭的地儿,热量总是从热乎的物体往凉的物体那边跑,而且这事儿啊,只能这么跑,回不了头。贝肯斯坦寻思着,黑洞表面那面积就是黑洞的熵。可霍金不干了,他觉得这说法不对劲儿。霍金说,要是黑洞有熵,那它就得产生热辐射啊,可谁不知道黑洞压根儿就不产生辐射啊,广义相对论就不答应黑洞能产生辐射。按照广义相对论来说,黑洞里边可整齐了,就拿那种既不自转又没在吃东西(吸物质)的静态球对称黑洞来说,在它的视界里,就一个被无限压缩的奇点,再就是啥都没有的真空,这跟热力学第二定律明显对不上号。结果呢,霍金后来仔仔细细算了一通,得嘞,黑洞还真能产生辐射。1975年的时候,大物理学家霍金搞出个震惊全世界的理论:要是把量子论考虑进去,黑洞就有可能蒸发喽。
霍金琢磨啊,在黑洞视界边缘冒出来虚拟粒子的时候呢,大概能有四种状况。第一种呢,虚粒子对就那么正常地互相湮灭了;第二种呢,俩虚粒子一块儿被黑洞给吞喽;第三种呢,负虚粒子被黑洞吃进去,正虚粒子跑了;第四种反过来,正虚粒子被黑洞吞了,负虚粒子溜了。霍金算完发现啊,在这四种情况里,第三种情况出现的可能性最大。那负虚粒子可是带着负能量的呀,所以黑洞把负虚粒子吞了之后呢,自个儿的能量就少了,这种情况就被叫做霍金辐射。照霍金这么说的话呢,黑洞可不是穿梭时空的隧道,它就只是一种天体罢了。现在科学家也正积极研究黑洞的秘密呢。要是站在宇宙的角度看啊,咱们这个宇宙说不定就是一个超级大的黑洞,所有的天体和物质都在这个大黑洞里待着呢,只是咱们不知道罢了。
嘿,看到这儿啊,不少朋友心里准得冒出个问题来:宇宙外边儿是啥呀?有些科学家琢磨着,宇宙外边儿呢,还是别的宇宙空间。也有科学家觉得啊,宇宙可不是就一个,是好多平行宇宙凑一块儿组成的呢。每个平行宇宙之间啊,都有点神秘兮兮的联系。可到现在呢,科学家还没找着能钻进平行宇宙的法子。小编我寻思啊,人可是地球上最机灵的生物,人的科技那是一个劲儿地进步、发展呢。以后啊,随着科技进步,人肯定能把这奥秘给解开喽。哎,大伙对这事儿有啥想说的不?