第五章 黑洞內部是什麽？
據說事實有時候比科幻小說更奇怪，在這個意義上，那麽看現時的黑洞就再真實不過了。黑洞比科幻作家的任何奇思夢想都更加奇怪，但它們是科學事實顯示出的實實在在的問題。
黑洞的首次討論是在1783年，由劍橋人約翰米歇爾（1）開啟的。他的論點如下：如果垂直向上，發射一個粒子，比如：炮彈，它將因重力而減速。最終，粒子將停止向上移動，並將落回原處。但是，如果粒子向上的初始速度大於某個臨界值，這個值被稱為逃逸速度，那麽，重力就不足以阻止粒子運動，使其停下來，粒子就會逃逸。地球的逃逸速度僅為每秒11公裏，太陽的逃逸速度約為每秒617公裏。這兩者都遠遠高於真正的炮彈速度。但它們與每秒30萬公裏的光速相比，就低得多了。因此，光可以毫無困難地離開地球或太陽。然而，米歇爾認為，可能存在比太陽更大的恒星，它們的逃逸速度大於光速。我們無法看到它們，因為它們自身的重力會組織任何光線發出。因此，這些被米歇爾稱為暗星的巨大星體，我們現在稱之為黑洞。
為了理解它們，我們需要從引力開始。愛因斯坦的廣義相對論描述了引力，它是一種空間，時間和引力的理論。空間和時間的行為，可以用愛因斯坦方程組來描述。這個方程組是愛因斯坦在1915年提出的。雖然引力是迄今已知所有自然力中最弱的，但是與其他力相比，引力有兩個關鍵優勢。首先，它的作用範圍很廣。地球因太陽的引力，在距離太陽九千三百萬英裏的軌道上運行。太陽在距離銀河係中心，大約一萬光年的軌道上運行。第二個優點是，引力總是相互吸引的。引力不像電荷力，可以是引力也可以是斥力。這兩個特征意味著，對於足夠大的恒星，粒子之間的引力可以超過所有其他力，並導致重力坍縮。盡管存在這些事實，但科學界用了很長時間，才逐漸地意識到大質量的恒星可能會在自身引力作用下，自行坍塌，以及坍縮之後如何表現。1939年，阿爾伯特-愛因斯坦甚至寫了一篇論文，聲稱恒星在重力作用下不會坍塌，因為物質不能被壓縮超過某一界限值。對於愛因斯坦的直覺，許多科學家表示讚同。然而，特別例外是美國科學家約翰-惠勒（2），他在黑洞研究的很多方麵，可以稱得上是一位傳奇人物。在他20世紀50和60年代的著作中，他強調許多恒星最終都會坍塌。惠勒探討了這對理論物理學帶來的問題。他還預言了恒星坍塌後所成物體的許多屬性——也就是黑洞。
（未完待續）
條目注釋：（資料來自：維基百科）
（1）約翰·米歇爾（1724－1793，英國牧師兼自然哲學家，地震學之父，測磁學之父
1783年11月27日在寫給卡文迪什 (Henry Cavendish, 1731-1810)的一封信中, 首先提出可能存在一種“暗天體”(dark body) 或“暗星”(dark star), 其密度很大且非常緊湊, 擁有連光都無法逃逸的巨大引力。
（2）約翰·阿奇博爾德·惠勒（英語：John Archibald Wheeler，1911年7月9日－2008年4月13日），出生於美國佛羅裏達州傑克遜維爾，美國理論物理學家。 惠勒雖然沒有得到諾貝爾獎，但是他無疑是美國最重要的物理學家之一。作為物理學家，惠勒最重要的工作是與玻爾合作，在1942年共同揭示了核裂變機製，並參加了研製原子彈的曼哈頓工程。他還是美國第一個氫彈裝置的主要設計者之一。作為物理學教育家，惠勒培養出了幾代美國物理學家，他指導過的博士達50位之多——當下美國宇宙學或者天體理論物理的一線人物有相當一部分是惠勒的學生。
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