何人订出"黑洞"一词？
您相信吗？虽然 Karl Schwarzschild 在 1916 年就发现了广义相对论中非旋转黑洞的解，但是一直到 1967 年它才由诺贝尔物理学奖得主 John Wheeler 定名为"黑洞"(black hole)。在此之前，理论学家称之为"陷缩星"(collapsar) 或一些其他并不贴切的名词。
何谓黑洞?它是怎样形成的？
黑 洞 是 一 个 时 空 的 黑 暗 区，它是由具有极大质量的超巨星在塌陷时所造成的，恒星的核心在本身重量的影响下非常快速的收缩，并释放出强劲的暴发能量，如果核心物质大的使塌陷无限地继续下去，便产生了黑洞，在重力巨大的挤压下，所留下的物质有难以想像的高密度。由於黑洞的质量非常大，使得它们具有强大的重力场，这些力量大的连光线也无法逃出它的手掌心，这也就是为什麼它要叫做黑洞的原因了，在它的边界内你看不到任何东西。的 基 本 特 徵 是 有 一 个 封 闭 的 视 界 。 这 视 界 就 是 黑 洞 的 边 界 ， 一 切 外 来 的 物 质 和 辐 射 可 以 进 入 这 视 界 以 内 ， 但 视 界 内 任 何 物 质 都 不 能 从 里 面 跑 来。
「黑洞」，顾名思义就是一个漆黑的洞。因其周围存在巨大的引力场引力过强，以至於连自己发出的光线都无法由其中逃脱而出。就连光线由外射入 ，也像射入无底洞。然而大质量塌缩的恒星是如何到达此情境的呢?试想一物体於一塌缩星的表面，随著恒星塌落而凝缩，不停的靠向中心，重力愈来愈强。(天体的重力离中心愈近愈大)而恒星愈收缩，要离开它的表面速度要求愈大。当恒星塌缩到到光速时，已几乎无任何物体可逃脱而出。(根据爱因斯坦相对论而言，光速是所有物体速度的极限，几乎没有任何物体的速度会超过光速。)而塌缩到光速都无法逃出时，任何物体都不可能再从黑洞中出来。当恒星塌缩到此一境界时，这时黑洞所呈现的半径就称为「史瓦西半径」。假设地球也做如此的塌缩，那此时地球的史瓦西半径就为一厘米宽。但恒星并非一定凝缩到此程度才形成不可逃脱的表面。质量愈大，其史瓦西半径内的物质密度愈小。如质量是太阳一亿倍的，缩到水的密度便达到史瓦西半径了。
,换句话说, 当 一 颗 质 量 相 当 大 的 星 体的 核 能 耗 尽 後 ， 没 有 辐 射 压 力 去 抵 抗 重 力 ， 平衡 态不 再 存 在 ， 这 星 体 将 全 面 塌 缩 ， 成 为 中 子星 。 若 其 质 量 仍 大 於 三 个 太 阳 质 量时 ， 那 麼 连 中 子 简 并 气 体 压 力 也 不 能 平 衡 重 力 ， 星 体 将 断续 塌 缩 至 它 的 重 力半 径(rg)范 围 之 内 ； 这 时 引力 之 大 足 以 使 一 切 粒 子 ， 包 括 光 子 ， 都 被 引 回 星体 本 身 ， 不 能 外 逸 。 这 就 形 成 黑 洞 。重 力 半 径 又 称 史 瓦 半 径 ， 它 只 与 体 的 质 量 成 正 比 。
黑洞的参数
要 了 解 一 颗 星 体 ， 我 们 需要 很 多 参 数 ， 但 当 它 塌 缩 成 为 一 个 黑 洞 ， 任 何 物 质都 不 能 逃 离 它 ， 因 此 我 们 是 无 法 观 测 到 任 何 有 关 它 的 信 息 。 根 据 研 究 ， 只 有三 个 基 本 参 数 ， 质 量 、 电 苛 和 旋 转 ， 我 们 才 能 在 远 距 离 探 测 到 ， 这 就 是 " 黑洞 没 有 毛 发 " 定 理。理 论 上 ， 黑 洞 可 按 积 分 成 小 、 中 和 大 三 类 ， 已 有 好 些 证 据 显 示 ， 中 型 黑 洞 是大 星 体 在 其 生 命 终 结 时 ， 星 体 内 陷 和 坍 塌後 所 留 下 的 遗 骸 ， 而 大 型 黑 洞 则 存在 於 很 多 星系 中 ， 可 能 包 括 我 们 身 处 的 星 系。
黑洞与相对论：
在这里又谈到爱因斯坦的相对论。本来黑洞并非一定得由大质量的恒星演变而成， 只是一般星体不可能一下子缩到底。所以恒星演变成黑洞只有经由大质量塌缩这一途径。此结论已由相对论导出，至於黑洞与外界断绝关系，我们可以把其形状试想成细长瓶子状。进入瓶子的一切短程线，都只能按弧线落到其底部。因此形成禁锢的空间，任何物体都无法逃出。但这个禁锢空间对外界是开放的，只是进的去出不来而已，也就是它和外界相通只有单向性。这个禁锢空间的内外分界称为「事界」(Event horizen)，也就是史瓦西半径的界面，过了这界线，外界就无从得知了。内部的人最远只能到达史瓦西半径界面，亦即事界是他们世界的端点。而史瓦西界面是由史瓦西首先依据相对论所求出的解，後人便称之为史瓦西黑洞。然而其实事界的概念已先於爱因斯坦早存在，但他创见性的两点在於时空弯曲以及光速是一切物体运动的极限。
您相信吗？虽然 Karl Schwarzschild 在 1916 年就发现了广义相对论中非旋转黑洞的解，但是一直到 1967 年它才由诺贝尔物理学奖得主 John Wheeler 定名为"黑洞"(black hole)。在此之前，理论学家称之为"陷缩星"(collapsar) 或一些其他并不贴切的名词。
何谓黑洞?它是怎样形成的？
黑 洞 是 一 个 时 空 的 黑 暗 区，它是由具有极大质量的超巨星在塌陷时所造成的，恒星的核心在本身重量的影响下非常快速的收缩，并释放出强劲的暴发能量，如果核心物质大的使塌陷无限地继续下去，便产生了黑洞，在重力巨大的挤压下，所留下的物质有难以想像的高密度。由於黑洞的质量非常大，使得它们具有强大的重力场，这些力量大的连光线也无法逃出它的手掌心，这也就是为什麼它要叫做黑洞的原因了，在它的边界内你看不到任何东西。的 基 本 特 徵 是 有 一 个 封 闭 的 视 界 。 这 视 界 就 是 黑 洞 的 边 界 ， 一 切 外 来 的 物 质 和 辐 射 可 以 进 入 这 视 界 以 内 ， 但 视 界 内 任 何 物 质 都 不 能 从 里 面 跑 来。
「黑洞」，顾名思义就是一个漆黑的洞。因其周围存在巨大的引力场引力过强，以至於连自己发出的光线都无法由其中逃脱而出。就连光线由外射入 ，也像射入无底洞。然而大质量塌缩的恒星是如何到达此情境的呢?试想一物体於一塌缩星的表面，随著恒星塌落而凝缩，不停的靠向中心，重力愈来愈强。(天体的重力离中心愈近愈大)而恒星愈收缩，要离开它的表面速度要求愈大。当恒星塌缩到到光速时，已几乎无任何物体可逃脱而出。(根据爱因斯坦相对论而言，光速是所有物体速度的极限，几乎没有任何物体的速度会超过光速。)而塌缩到光速都无法逃出时，任何物体都不可能再从黑洞中出来。当恒星塌缩到此一境界时，这时黑洞所呈现的半径就称为「史瓦西半径」。假设地球也做如此的塌缩，那此时地球的史瓦西半径就为一厘米宽。但恒星并非一定凝缩到此程度才形成不可逃脱的表面。质量愈大，其史瓦西半径内的物质密度愈小。如质量是太阳一亿倍的，缩到水的密度便达到史瓦西半径了。
,换句话说, 当 一 颗 质 量 相 当 大 的 星 体的 核 能 耗 尽 後 ， 没 有 辐 射 压 力 去 抵 抗 重 力 ， 平衡 态不 再 存 在 ， 这 星 体 将 全 面 塌 缩 ， 成 为 中 子星 。 若 其 质 量 仍 大 於 三 个 太 阳 质 量时 ， 那 麼 连 中 子 简 并 气 体 压 力 也 不 能 平 衡 重 力 ， 星 体 将 断续 塌 缩 至 它 的 重 力半 径(rg)范 围 之 内 ； 这 时 引力 之 大 足 以 使 一 切 粒 子 ， 包 括 光 子 ， 都 被 引 回 星体 本 身 ， 不 能 外 逸 。 这 就 形 成 黑 洞 。重 力 半 径 又 称 史 瓦 半 径 ， 它 只 与 体 的 质 量 成 正 比 。
黑洞的参数
要 了 解 一 颗 星 体 ， 我 们 需要 很 多 参 数 ， 但 当 它 塌 缩 成 为 一 个 黑 洞 ， 任 何 物 质都 不 能 逃 离 它 ， 因 此 我 们 是 无 法 观 测 到 任 何 有 关 它 的 信 息 。 根 据 研 究 ， 只 有三 个 基 本 参 数 ， 质 量 、 电 苛 和 旋 转 ， 我 们 才 能 在 远 距 离 探 测 到 ， 这 就 是 " 黑洞 没 有 毛 发 " 定 理。理 论 上 ， 黑 洞 可 按 积 分 成 小 、 中 和 大 三 类 ， 已 有 好 些 证 据 显 示 ， 中 型 黑 洞 是大 星 体 在 其 生 命 终 结 时 ， 星 体 内 陷 和 坍 塌後 所 留 下 的 遗 骸 ， 而 大 型 黑 洞 则 存在 於 很 多 星系 中 ， 可 能 包 括 我 们 身 处 的 星 系。
黑洞与相对论：
在这里又谈到爱因斯坦的相对论。本来黑洞并非一定得由大质量的恒星演变而成， 只是一般星体不可能一下子缩到底。所以恒星演变成黑洞只有经由大质量塌缩这一途径。此结论已由相对论导出，至於黑洞与外界断绝关系，我们可以把其形状试想成细长瓶子状。进入瓶子的一切短程线，都只能按弧线落到其底部。因此形成禁锢的空间，任何物体都无法逃出。但这个禁锢空间对外界是开放的，只是进的去出不来而已，也就是它和外界相通只有单向性。这个禁锢空间的内外分界称为「事界」(Event horizen)，也就是史瓦西半径的界面，过了这界线，外界就无从得知了。内部的人最远只能到达史瓦西半径界面，亦即事界是他们世界的端点。而史瓦西界面是由史瓦西首先依据相对论所求出的解，後人便称之为史瓦西黑洞。然而其实事界的概念已先於爱因斯坦早存在，但他创见性的两点在於时空弯曲以及光速是一切物体运动的极限。
