黑洞、引力波与宇宙学
黑洞
黑洞是空间中的一片区域,那里的物质坍缩得极其紧密,使时空的弯曲变得无法抗拒。在一个叫做事件视界的边界之内,每一条朝未来前进的可能路径都只会通向更深处,所以任何东西都无法爬回来,连光也不行。从外面看,它漆黑一团,因为它吞下的任何信号都永远不会被送回。
可以把时空想象成一张绷紧的橡皮膜,把质量想象成压在上面的重物。不太重的物体只压出一个浅浅的凹陷;而黑洞是一个重得让膜折成无底漏斗的物体,一旦你滑过漏斗口,就再没有哪一段斜坡平缓到能让你爬上去。视界处的「逃逸速度」恰好等于光速,而既然任何局部的东西都跑不过光,逃离就成了不可能。
黑洞并非科幻。当大质量恒星耗尽燃料而坍缩时,黑洞便会形成;而质量达到太阳的几百万到几十亿倍的巨型黑洞,则盘踞在各个星系的中心。我们通过间接方式看到它们:恒星绕着一个看不见的伴星疾速旋转,气体在螺旋落入时炽烈发光;而在2019年和2022年,我们更直接拍到了它在周围光线中投下的黑暗阴影。
v_escape(r_s) = c
在事件视界处逃逸速度达到光速,因此没有任何东西能离开。
黑洞并不是宇宙吸尘器:从远处看,它的引力与任何同等质量物体的引力毫无二致。若把太阳换成一个同等质量的黑洞,地球的轨道将丝毫不变。
又称
另见