宇宙黑洞是什么？

宇宙黑洞是什么东西？

黑洞（英文：）是现代广义相对论中，存在于宇宙空间中的一种天体。黑洞的引力极其强大，使得视界内的逃逸速度大于光速。故而，“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。黑洞无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因黑洞引力带来的加速度导致的摩擦而放出x射线和γ射线的“边缘讯息”，可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹来得出，还可以取得其位置以及质量。演化过程：黑洞由中心的一个由黎曼曲率张量出发构建的标量多项式在趋向此处发散的奇点和周围的时空组成，其边界为只进不出的单向膜：事件视界，事件视界的范围之内不可见。依据爱因斯坦的广义相对论，当一颗垂死恒星崩溃，它将向中心塌缩，这里将成为黑洞，吞噬邻近宇宙区域的所有光线和任何物质。

黑洞里面是什么？

（恒星级黑洞示意图。）

爱因斯坦广义相对论预言了黑洞、白洞、虫洞的存在，但迄今为止只找到了黑洞存在的证据。

“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。

2019年第一张黑洞照片面世，与预测结果相契合，验证了黑洞的存在。

那么黑洞里面是什么呢？

（彭罗斯图。）

第一种可能：白洞。

白洞是宇宙中的喷射源，可以向外部区域提供物质和能量，但不能吸收外部区域的任何物质和辐射，所以白洞是一个只发射、不吸收的特殊宇宙天体，与黑洞正好相反。

如果黑洞从有到无，那白洞就应从无到有。

白洞目前没有得到验证过，但极有可能，我们的世界就处在一个白洞中。

（白洞与黑洞在同一个空间中。）

（与黑洞呈正反空间的白洞。）

第二种可能：虫洞。

年爱因斯坦提出虫洞理论，简单地说，“虫洞”就是连接宇宙遥远区域间的时空细管。

暗物质维持着虫洞出口的开启。虫洞可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来，并提供时间旅行的可能性。虫洞也可能是连接黑洞和白洞的时空隧道，所以也叫"灰道"。

迄今为止，科学家们还没有观察到虫洞存在的证据。

第三种可能：低维宇宙。

低维宇宙即在宇宙出现的早期可能只有2维，也就是1维空间加1维时间。当时的宇宙比现在更小但能量水平和温度要高得多。

第四种可能：高维宇宙。

据90年代提出的M理论（超弦理论的一种），宇宙是十一维的，由震动的平面构成的。

被吸进黑洞极有可能进入高维宇宙。

第五种可能：平行宇宙。

在20世纪50年代，有的物理学家在观察量子的时候，发现每次观察的量子状态都不相同。而由于宇宙空间的所有物质都是由量子组成，所以这些科学家推测既然每个量子都有不同的状态，那么宇宙也有可能并不只是一个，而是由多个类似的宇宙组成。

进入黑洞极有可能进入平行宇宙。

宇宙里面的第一个黑洞是什么时候形成的？

当下来看，当超新星爆发时，较大的恒星会崩塌成黑洞。这是因为恒星的核心具有强大的引力，所以当核心的能源不足，不足以平衡自身的引力，从而崩塌，其中的原子会分解成亚原子。最终形成了一个具有巨大质量的点——奇点，重力强大到光线也无法逃脱。

超新星爆发

有一种看法认为，所有黑洞都是这样形成的，因此，第一个黑洞直到第一颗大恒星诞生之后才能形成——约大爆炸3亿年之后。在这个理论中，第一个黑洞充当了创造星系的核心，它会从周围的宇宙里吸收最初的恒星扩大质量，并从原来的大小成长为超级黑洞，拥有上百万个太阳的质量，也就是当下星系中的核心。2011年，美国宇航局的钱德拉X射线天文台验证了许多遥远星系中确实存在着持续长大的黑洞，支持了这个观点。

黑洞艺术作品

不过，另外一个看法是这样的，第一个黑洞产生自大爆炸之中，支持这观点的人们认为，在大爆炸之初，压力和温度大的不可想象，所以宇宙的轻微波动都会产生黑洞，这可能就是之后的恒星与星系的种子。这个理论的一个问题是，这样产生的黑洞会从极大到极小各种大小的都有，极小的黑洞是很难发现，但是很大的黑洞我们会轻而易举的察觉，可是至今为止我们发现的黑洞却屈指可数。

黑洞（英文：Black Hole）是现代广义相对论中，存在于宇宙空间中的一种天体。黑洞的引力极其强大，使得视界内的逃逸速度大于光速。

故而，“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。黑洞无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。

借由物体被吸入之前的因黑洞引力带来的加速度导致的摩擦而放出x射线和γ射线的“边缘讯息”，可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹来得出，还可以取得其位置以及质量。

演化过程：

黑洞由中心的一个由黎曼曲率张量出发构建的标量多项式在趋向此处发散的奇点和周围的时空组成，其边界为只进不出的单向膜：事件视界，事件视界的范围之内不可见。

依据爱因斯坦的广义相对论，当一颗垂死恒星崩溃，它将向中心塌缩，这里将成为黑洞，吞噬邻近宇宙区域的所有光线和任何物质。

“黑洞”的本质是什么？

黑洞究竟是什么？它是一个漆黑无比的大洞？还是某种漆黑的巨大天体？为什么我们看不到黑洞内部的景象？这些问题你都能在下面的内容中找到答案！

首先，黑洞并不是传统意义上的“洞”，也不是某种看不见的巨大天体，黑洞的本质是一个“奇点”以及包裹着这个奇点的“事件视界”，奇点和它的视界范围是一个整体，因为黑洞周围的视界本身就是因为奇点的诞生随之出现的一种现象。

“奇点”，就是整个黑洞的中心，一般情况下，黑洞都是由大质量恒星演化来的，整个恒星的物质被压缩，成一个无限小的点，所以在这个点上的物质密度高到无法想象，在奇点附近人类的一切物理定律都会失效！虽然我们都说“奇点”是一个“点”，但是从物理学的角度来看，“奇点”也可能是某种二维或者一维的状态，对于人类来说，关于奇点的一切都充满了神秘色彩。

我们常说的黑洞，其实指的是包裹着奇点的视界，视界指的就是黑洞的边界，任何物质或者能量进入这个边界后，就再也无法离开这个范围。某种意义上来说，黑洞和“洞”有些相似，黑洞的本质是引力，因为奇点的密度特别高，产生了强大的引力，引力的强度就连光都无法逃脱，而引力本质是“时空弯曲”，奇点产生的时空曲率高到了某种我们无法理解程度，光线和辐射进入黑洞后就没有办法离开，所以黑洞不反射光，我们也就没有办法直接观察黑洞。

引力是弯曲的“时空”，时空指的是时间和空间，在引力的影响下时间和空间都会发生“弯曲”，空间弯曲产生的影响就是物体会被引力源吸引，必须付出更多的能力来提升速度才能离开引力的束缚，时间弯曲产生的影响就是“钟慢效应”，引力越强大的地方时间的流速会更慢一些。

一般来说，黑洞是质量比较高的恒星在崩溃时形成的。恒星的质量很高，体积也很庞大，但是恒星不可能一直保持稳定状态，当恒星内核中的氢被消耗太多，无法保持稳定时，恒星就会快速演化，发生超爆发，根据质量不同恒星的内核会演化为“中子星”和“夸克星”或者是“黑洞”。

当恒星内核的核聚变燃料耗尽后，核聚变中止，没有热辐射产生的压力影响后，恒星内核中的物质会向内部坍塌，因为中心的物质密度更高，产生的引力更强，外围的物质向着内部坍塌压缩，不断的挤压会导致物质的密度更高，恒星整体的质量越高，产生的黑洞就越大，当然也有一些恒星后质量差一点点不够变成黑洞，但是也不会演变成白矮星，这个状态下诞生的天体被称为“中子星”，整个星球就是一颗被压缩出来的巨大原子核。

黑洞也不是永恒存在的，随着时间的推移，黑洞也会慢慢的“蒸发”掉，在黑洞死亡时，会发生剧烈的爆炸，甚至是喷洒出大量的物质，被黑洞吸收的物质和能量携带的信息会在黑洞死亡时被释放出来。霍金认为，黑洞也在不断的根据量子理论丢失质量，这种现象被称为“霍金辐射”。

对于科学家来说，黑洞最重要的并不是它的种种特点，而是内部的“奇点”，因为人类的物理定律会在奇点附近失效，这代表我们现在的理论还不够完善，可是因为事件视界的存在，我们永远无法观察黑洞内部的奇点，也无法观察黑洞内部扭曲的时空以什么样的状态存在。

但是，科学家认为，宇宙的某处可能存在着“裸奇点”，这种奇点没有被“事件视界”包裹，物质可以进入这个奇点的引力范围，也可以从这个奇点附近离开，如果找到这样的奇点，人类就可以直接观察奇点附近的现象，这很可能会让我们的理论更加完善，解决很多难题。

但是人类一直没有找到裸奇点，虽然理论上允许存在这样的奇点，但是有很多人认为，宇宙本身并不想让人类观察到奇点，物理学诺奖得主彭罗斯的“宇宙监察假设”认为，没诞生一个奇点就会诞生出一个事件视界，这个事件视界会阻止智慧生物观察奇点，因为物理定律会在奇点附近失效，宇宙本身阻止人类观察奇点，是因为物理定律在监督着奇点，防止所有的定律失效。