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当代宇宙黑洞论研究的历史和发展
(梅雪 14213104 )
【 摘要】 早在 200 多年前,英国剑桥的 和法国科学家 
就曾大胆预测:“ 宇宙中最明亮的天体可能是看不见的” 。那时还没有黑洞这个词。
而在 1969 年,美国物理学家 John Archibald Wheeler 将这种贪得无厌的空间命
名为“ Black Hole (黑洞)”之后,整个天文学界对于黑洞的研究和探索不断增
加,宇宙黑洞理论也日益完善。 本文旨在通过介绍黑洞的一些基本知识如黑洞的
起源、形成和基本特征, 和对黑洞理论的发展历程进行简单的回顾和总结, 对宇
宙黑洞理论有更深刻的理解。
【 关键词】 黑洞 黑洞理论 起源 发展
人类对于宇宙结构、 天体演化、 宇宙起源等一系列极为壮观的科学和哲学问
题的研究, 与探索物质结构基元的原子论具有同样悠久的历史。 从古希腊关于天
梯的优美神话开始, 经过康德星云学说、 哥白尼日心说、 开普勒行星运动三大定
律、牛顿万有引力定律直到爱因斯坦的广义相对论, 宇宙的神秘面纱正在逐步被
怀着巨大热情的人类揭开。 科学研究的发展有时是出乎人们意料的——宇宙的起
源是黑洞, 恒星天体演化后期的归宿之一也是黑洞。 近十多年的研究表明, 起源
于研究天体的黑洞物理学, 竟与研究物质的基本粒子理论在某些方面大有合流共
进的趋势。这真是科学史上颇具戏剧性和哲理性的奇观。
一、何谓黑洞
所谓“黑洞”,就是这样一种天体:它的引力场是如此之强,就连光也不能
逃脱出来。 1916 年,德国天文学家 Karl Schwarzschild 通过计算得到了爱因斯
坦引力场方程的一个真空解, 这个解标明, 如果将大量物质集中于空间一点, 其
周围会产生奇异的现象,即在指点周围存在一个界面——“视界” ,一旦进入这
个界面,即使光也无法逃脱。这种“不可思议的天梯”被美国物理学家 John
Archibald Wheeler 命名为“黑洞”。所以对黑洞的现代定义是, “黑洞是时空曲
率大到光都无法从其视界逃脱的天体” 。
二、黑洞的产生
黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程: 某一个恒星在准备灭亡, 核心在
自身重力的作用下迅速的收缩, 塌陷, 发生强力爆炸。 当和心中所有的物质都变
成中子时收缩过程理解停止, 被压缩成一个密实的星体, 同时也压缩了内部的空
间和时间。 但在黑洞情况下, 由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行
下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末, 剩下来的是一个密度高到
难以想象的物质。 由于高质量而产生的引力, 使得任何靠近它的物体都会被它吸
进去。
当一颗恒星衰老时, 它的热核反应已经耗尽了中心的燃料, 由中心产生的能
量已经不多了。 这样, 它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。 所以在
外壳的重压之下, 核心开始坍缩, 物质将不可阻挡地向着中心点进军, 直到最后
形成体积接近无限小、 密度几乎无限大的星体。 而当它的半径一旦收缩到一定程
度(一定小于史瓦西半径) ,质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出
——“黑洞”就诞生了。
三、黑洞的基本性质
1. 黑洞辐射:黑洞不黑。 1974 年霍金