一文讲清楚黑洞

　　黑洞是通向另一个维度的入口吗?你能利用黑洞穿越空间和/或时间吗?我们生活在黑洞里吗?今天，我们将探索那些被称为黑洞的看不见的天体，并试图澄清一些非常普遍和流行的误解。
　　什么是黑洞?
　　很简单，黑洞是一个空间区域，在这里引力占主导地位。任何东西——甚至光——都无法逃脱它强烈的引力。当一个物体的内部压力无法抵抗自身的重力时，它们就形成了。一个常见的误解是，一个物体必须很大才能成为黑洞。这并不完全正确。质量/能量的密度触发了黑洞的形成。例如，如果你把地球压缩到一个镍的大小，地球本身就会变成一个黑洞。
　　黑洞最常见的形成方式是在恒星死亡的时候。当一颗恒星(大约是太阳质量的20倍)耗尽所有燃料时，它会以壮观的方式爆炸。这种爆炸被称为超新星。当恒星内部的发动机(或熔炉)耗尽燃料，无法维持内部压力以摆脱重力时，超新星就会发生。当恒星开始向内坍塌时，外层开始向内坍塌，然后猛烈地向外反弹，产生爆炸。这颗恒星稠密的内核继续被重力压缩。由于没有剩余的燃料来对抗重力，内核坍缩成一个黑洞。当转变发生时，在两极会产生高能的伽马射线。这些短的＂伽马射线爆发＂是已知宇宙中发生的最明亮的电磁事件，是超新星的迹象。
　　黑洞有多大?
　　黑洞通常有两种类型——恒星质量黑洞和超大质量黑洞。
　　恒星质量黑洞是最丰富的，当一颗质量足够大的恒星死亡时就会形成。到目前为止，这种类型的粒子的大小上限大约是太阳质量的33倍。
　　另一方面，超大质量黑洞是巨大的。最小的有数十万个太阳质量，大多数平均有数百万个太阳质量，到目前为止发现的最大的达到180亿个太阳质量——大致相当于整个星系的大小。
　　每个星系的中心都有一个星系。它们的生长和形成是一个复杂的过程，包括黑洞同类相食、星系合并以及数十亿年来吞食任何靠近它们的东西。
　　黑洞会死吗?
　　1974年，史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)表明，黑洞并不完全是黑色的，而是会发出微量的热辐射。这种效应被称为霍金辐射。由于这种辐射，黑洞失去能量/质量，可以＂蒸发＂。虽然这是一个非常缓慢的过程，但最终会导致黑洞＂死亡＂。不过，＂慢＂这个词有点轻描淡写了。这一过程可能需要数万亿年甚至更长时间才能使一个黑洞蒸发掉。
　　常见的误解?
　　一个常见的误解是黑洞的形状像漏斗。黑洞类似于漏斗，但这种可视化只能在二维宇宙中实现。黑洞是球形的，这意味着＂漏斗＂是三维的。黑洞和普通恒星没有太大的不同。你只是看不见它们，它们有更强的引力。黑洞可以用来旅行吗?
　　另一个误解是，黑洞可以被用作另一个维度的入口，或者可以让你穿越时空。这很可能是由广义相对论和量子力学的数学理论在黑洞的奇点(核心)处失效所引起的推测的结果。不幸的是，即使这是真的，你也活不过这趟旅程。
　　就在黑洞的外面，绕着黑洞的视界(视界是黑洞的＂边缘＂)旋转。连光都无法逃脱其强烈引力的边界)是一个由超热气体和等离子体组成的绕轨道运行的海洋。高温气体，比太阳表面还要热。然而，即使你能在极端的温度和辐射中生存下来，你仍然需要与重力抗争。恒星质量黑洞的引力潮汐效应是极端的。这些＂潮汐效应＂将物质撕裂到组成它们的夸克。你在到达奇点之前就会被原子化。
　　我们生活在黑洞里吗？
　　这是有可能的。为了解释暗能量，一些科学家假设，我们可能生活在另一个宇宙的黑洞里。更确切地说，黑洞会反弹，就像弹簧一样。IU-Bloomington的Nikodem Poplawski利用一些前沿物理学，修改了爱因斯坦广义相对论方程的一个版本，将粒子自旋考虑在内。包括这个变量，他可以计算时空几何的扭转。它也摆脱了广义相对论无法解释的黑洞奇点悖论。尽管验证这样的假设目前超出了我们的技术能力。黑洞的另一种假说?
　　在弦理论中，一些科学家认为黑洞真正的量子描述是所谓的＂模糊球＂。他们的理论解决了经典黑洞给现代物理学带来的两个棘手问题。第一个是信息悖论，第二个是奇点处的无限时空曲率。
　　根据他们的假设，黑洞的形成方式和作用与上述解释相同，但黑洞中心的奇点被＂弦＂球所取代，他们声称这是物质和能量的最终组成部分。弦被认为是能量束以复杂的方式振动，既在三维物理空间中，也在更高的、紧凑的维度中，我们无法看到或与之相互作用，因为它们体积小。