科普 黑洞是怎么形成的？原来黑洞如此有趣

黑洞是质量极大的恒星衰老后形成的，下面我们就来揭开黑洞的神秘面纱。

什么是黑洞？

黑洞是时空中连光都逃逸不出的区域。黑洞的质量是难以想象的大，使得引力场强，导致任何物质和辐射一旦进入该区域，便永远不能出来，连速度最快的光也休想从它那里逃脱，所以人们看不见它，由于类似热力学上完全不反射光线的黑体，美国物理学家惠勒给它取了一个有趣的名字“黑洞“。

黑洞的形成过程？

当一颗恒星衰老时，它的热核反应会耗尽中心的燃料（氢），由中心产生的能量不是很多。这样，它就没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。因此在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。从而形成密度更大的天体，其产生的高温高压可以将电子全部压入原子核内。

当一颗形体质量Ｍ ＞３．２Ｍ 太阳时，将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。根据科学家的猜想物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度（史瓦西半径），巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系———“黑洞”诞生了。

科学家们普遍认为，天文观察中的超新星大爆发是产生黑洞的重要途径之一。超新星在古代中国被称为客星，这种星是一种在星空中突然出现，经过一段时间又突然消失的，且用肉眼可以观察到的新星。由于它来去无踪，故称客星，像是远方来客，住一段时间，又回远方去了。

黑洞有很强的引力，不断吞噬大量的星际物质；一些物质在它周围急速运行，轨迹会发生变化，形成圆形的物质环；在它的周围有很大的能量辐射，不断发出极强的ｘ射线和γ射线；另外黑洞极大的引力使光线在它附近也会发生强烈的弯曲；它的内部连一丝光线也透不出来。

有趣的黑洞信息悖论

霍金在１９７６年的一篇论文中关于黑洞有这样的阐述：由于纯粹的热辐射几乎不带出任何信息，所以如果黑洞真的辐射到最后，全部转化为热，则形成黑洞的那些物质带进去的信息将从宇宙中消失。换句话说就是黑洞辐射并不含有任何黑洞内部的信息，在黑洞损失殆尽之后，所有信息都会丢失。这不仅会破坏轻子数守恒，重子数守恒等物理定律，而且信息不守恒将使正在创建的量子引力理论不满足幺正性，不满足概率守恒，这就是“黑洞信息悖论”。

研究黑洞的意义

目前现代物理学有两大支柱理论，一个是广义相对论，它主要描述的是宏观的物体，时空和物质之间的相互作用；另一个是量子理论，它描述的是微观世界的运动规律。在平时的物理学研究里，这两种理论互不干涉。但我们想要让物理学继续发展，就必须把这两个理论结合在一起，最终得到一个大统一理论。而黑洞这种天体，恰好同时具有宏观物体的形态和微观量子理论的一些特性，可以说，两种理论在这种天体上交汇了。因而研究黑洞能够促进两种理论的发展。