黑洞主要特征

天文學(xué)家通過長期觀測發(fā)現(xiàn)，在宇宙中有一些引力非常大卻又看不到任何天體的區(qū)域，這種奇異天文現(xiàn)象的主要特征是：1、這個(gè)區(qū)域有很強(qiáng)的磁場和引力，不斷吞噬大量的星際物質(zhì)，一些物質(zhì)在它周圍運(yùn)行軌跡會發(fā)生變化形成圓形的氣體塵埃環(huán);2、它有很大的能量，可以發(fā)出極強(qiáng)的各類射線輻射;3、由于它極大的引力作用，光線在它附近也會發(fā)生彎曲變化。的確，通過觀測到的大量間接征兆可以證實(shí)它的存在，卻無論如何沒能直接看到它。于是一些天文學(xué)家想象的認(rèn)為它是一種恒星塌縮后，質(zhì)量、密度很大的暗天體，美國物理學(xué)家惠勒給它取了一個(gè)有趣的名字“黑洞”。

在進(jìn)入宇航時(shí)代的今天，世界各國已擁有各種先進(jìn)的天文觀測設(shè)備，如大口徑配有極靈敏接受器的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，大型射電天文望遠(yuǎn)鏡，突破了地球大氣層包圍的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡等。天文觀測已觸及到距地球100億光年以外的遙遠(yuǎn)天體，從河外星系到宇宙塵埃都可以一覽無余，甚至像幾萬公里外一支小蠟燭那么微弱的光也能觀測到，而唯獨(dú)對“黑洞”卻無能為力，確有些不合邏輯。如果它真是一種質(zhì)量、密度很大，磁場、引力極強(qiáng)的“天體”，為什么至今看不到它的廬山真面目呢?

為什么至今看不到黑洞

原因很簡單，“黑洞”并不是一種實(shí)體星球，而是宇宙天體運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的各種“磁場旋渦”現(xiàn)象，它的能量、射線輻射主要都是由磁場力作用產(chǎn)生的，因?yàn)樗臉?gòu)成物質(zhì)密度非常稀薄，光線發(fā)射極其微弱，所以根本無法在遠(yuǎn)距離用光學(xué)儀器觀察到它的形狀，按其形態(tài)和性質(zhì)說來它倒真是一個(gè)名副其實(shí)的“黑暗磁場旋渦洞”。

設(shè)想如果“黑洞”是一種物質(zhì)構(gòu)成密度非常大的“天體”，那么，在“黑洞”與物質(zhì)密度相對極小的宇宙空間兩者應(yīng)該是有分界面的。根據(jù)光的反射、折射原理，當(dāng)光投在兩種物質(zhì)的分界面時(shí)會有反射和折射現(xiàn)象的，這一點(diǎn)已經(jīng)從宇宙中所有不發(fā)光天體都能夠反光得到證實(shí)，無一例外。

所以，從“黑洞”不能反射光線這一點(diǎn)說明“黑洞”雖然有很強(qiáng)的吸引力，但是它的物質(zhì)構(gòu)成密度非常稀薄，還不足以達(dá)到反射光線的程度(并不是光線由于被它吸引無法脫離而不能反射)。當(dāng)光線與它相遇時(shí)，只能是穿它而過了，沒有明顯的光反射和折射現(xiàn)象。因此也就無法通過光學(xué)觀測直接看到它的形狀，而只能用其它天文觀測方式，通過“黑洞”急速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中產(chǎn)生的極強(qiáng)各類射線輻射來證實(shí)它的存在。

科學(xué)家通過哈勃望遠(yuǎn)鏡上的高速光度計(jì)在1992年對天鵝座X-1的一批觀察數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)迅速衰減并很快消失的紫外線脈沖陣列。這種現(xiàn)象與理論預(yù)言的物質(zhì)落進(jìn)黑洞視界時(shí)釋放輻射的特征正相符合。至于光線在“黑洞”附近會發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，是因?yàn)楣獠ū旧砭褪且环N頻率很高的電磁波，光現(xiàn)象本質(zhì)就是一種電磁現(xiàn)象，所以，光線在“黑洞”附近由于受其磁場引力作用而發(fā)生彎曲現(xiàn)象是很自然的。

宇宙中一切天體都不是孤立存在的、所有物質(zhì)之間都有千絲萬縷的相互內(nèi)在聯(lián)系。“黑洞”現(xiàn)象的產(chǎn)生也不是偶然的，而是在自然規(guī)律內(nèi)物質(zhì)循環(huán)演變過程中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。整個(gè)自然界是由不斷運(yùn)動著的物質(zhì)所組成，絕對靜止的物質(zhì)是不存在的，物質(zhì)運(yùn)動必然會產(chǎn)生磁場。天體和磁場是不可分割的整體，只要天體存在，它周圍就一定有磁場存在。

各類物質(zhì)結(jié)構(gòu)由于運(yùn)動方向的不同，運(yùn)動速度的差異，會產(chǎn)生無數(shù)大小不一、強(qiáng)弱不同的磁場旋渦，這種磁場旋渦就是神秘的“黑洞”。大的物質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的磁場旋渦，如星系中心的“黑洞”(銀河系中心);小的物質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生小的磁場旋渦，如恒星之間的“黑洞”(天鵝座X-1)。

自然界決定物質(zhì)能量大小有兩個(gè)重要因素：一是物質(zhì)的質(zhì)量;二是物質(zhì)的運(yùn)動速度。由于磁場具有力和能的特征，所以“黑洞”雖然構(gòu)成物質(zhì)密度很小，但因?yàn)樗袠O快的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動速度，當(dāng)組成它的物質(zhì)凝聚向一個(gè)方向作有序運(yùn)動時(shí)，便產(chǎn)生很大的能量和極強(qiáng)的引力。宇宙中一些分散的呈氣態(tài)的氫、氧類物質(zhì)和呈固態(tài)的硅、鐵類塵埃物質(zhì)，受“黑洞”吸引力作用，在“黑洞”附近運(yùn)動方向發(fā)生變化，向其中心高速旋進(jìn)，會形成圍繞“黑洞”中心運(yùn)動的圓形氣體塵埃環(huán)。

“黑洞”雖然不能直觀地看到，但可以通過它向外發(fā)出的各類射線輻射現(xiàn)象提示它的形態(tài)。國外有報(bào)道，哈勃望遠(yuǎn)鏡已拍攝到“黑洞”周圍邊緣呈翹曲狀的塵埃圓盤，這就更形象的證實(shí)了“黑洞”的旋渦性質(zhì)和真實(shí)形態(tài)以及旋渦多呈漏斗狀的特點(diǎn)。

其實(shí)宇宙中這些各類“黑洞”的運(yùn)動形態(tài)和形成原理就像我們用肉眼可以觀察到的許多自然渦流現(xiàn)象一樣。如地球上大氣運(yùn)動產(chǎn)生的熱帶氣旋--“臺風(fēng)”，在“臺風(fēng)”外圍是急速旋轉(zhuǎn)的氣流形成的急風(fēng)暴雨區(qū)域，能量非常大，而在空氣渦流中心區(qū)域--“臺風(fēng)眼”，由于空氣稀薄，壓力相對較小，對周圍產(chǎn)生很大吸引力，因此氣流不易進(jìn)入，反而是風(fēng)平浪靜的區(qū)域。

從衛(wèi)星圖上可以清晰地看到“臺風(fēng)”的圓形旋渦狀云團(tuán)。還有江河湖海中的水渦流也是圓形旋渦狀的，水渦流同樣有很大的能量和吸引力，當(dāng)物體接近時(shí)會被吸引進(jìn)漩渦之中。“黑洞”就像“臺風(fēng)”、“水流漩渦”這些可以直觀的渦流現(xiàn)象，是宇宙中物質(zhì)運(yùn)動的產(chǎn)物。它的巨大能量和引力主要來自物質(zhì)急速運(yùn)動產(chǎn)生的磁場。

“黑洞”中心是外界物質(zhì)不易進(jìn)入、有形物質(zhì)極少的區(qū)域，所以，在“黑洞”的中心都是空白區(qū)域。因?yàn)樗鼘χ車镔|(zhì)的吸引力在各方向基本是均勻的，一般“黑洞”周圍物質(zhì)運(yùn)行的軌跡都是圓形旋渦狀的。由于“黑洞”物質(zhì)分布密度的不同，周圍還會伸出一些旋臂(如可見的星系旋臂)，造成同方向輻射強(qiáng)弱程度不同的射線脈沖現(xiàn)象(即脈沖星)。

在“黑洞”引力吸積過程中，物質(zhì)的數(shù)量和密度不斷增加，磁場旋渦范圍會相應(yīng)增大，能量和引力明顯加強(qiáng)，又會吸引更多的物質(zhì)，如此像滾雪球一樣不斷發(fā)展。當(dāng)“黑洞”周圍物質(zhì)達(dá)到相當(dāng)體積和密度時(shí)，對光的反射、折射作用逐步增強(qiáng)，到了一定程度便發(fā)展成為可以通過光學(xué)望遠(yuǎn)鏡直接觀察到的有形天體--“星云”，正是從恒星級“黑洞”中孕育出新生的天體“星云”。這種初期的有形天體多呈環(huán)狀(環(huán)狀星云)，它的構(gòu)成物質(zhì)相對仍很稀薄，所以，形狀非常模糊。隨著“星云”體積不斷膨脹，便開始了幾十億年以上向“恒星”發(fā)展的演變進(jìn)程。

宇宙中所有天體的存在形式和演變過程都是由自然規(guī)律所決定的，“黑洞”也不例外。一但我們通過表面現(xiàn)象揭示出它的本質(zhì)和與自然規(guī)律的內(nèi)在聯(lián)系，包括“黑洞”在內(nèi)的各種奇異天象便不難解釋了。

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