匿名使用者 1級 2006-05-15 回答

黑洞

“黑洞”很容易讓人望文生義地想象成一個“大黑窟窿”，其實不然。所謂“黑洞”，就是這樣一種天體：它的引力場是如此之強，就連光也不能逃脫出來。

根據廣義相對論，引力場將使時空彎曲。當恆星的體積很大時，它的引力場對時空幾乎沒什麼影響，從恆星表面上某一點發的光可以朝任何方向沿直線射出。而恆星的半徑越小，它對周圍的時空彎曲作用就越大，朝某些角度發出的光就將沿彎曲空間返回恆星表面。

等恆星的半徑小到一特定值（天文學上叫“史瓦西半徑”）時，就連垂直表面發射的光都被捕獲了。到這時，恆星就變成了黑洞。說它“黑”，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質一旦掉進去，“似乎”就再不能逃出。實際上黑洞真正是“隱形”的，等一會兒我們會講到。

那麼，黑洞是怎樣形成的呢？其實，跟白矮星和中子星一樣，黑洞很可能也是由恆星演化而來的。

我們曾經比較詳細地介紹了白矮星和中子星形成的過程。當一顆恆星衰老時，它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料（氫），由中心產生的能量已經不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，直到最後形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。

質量小一些的恆星主要演化成白矮星，質量比較大的恆星則有可能形成中子星。而根據科學家的計算，中子星的總質量不能大於三倍太陽的質量。如果超過了這個值，那麼將再沒有什麼力能與自身重力相抗衡了，從而引發另一次大坍縮。

這次，根據科學家的猜想，物質將不可阻擋地向著中心點進軍，直至成為一個體積趨於零、密度趨向無限大的“點”。而當它的半徑一旦收縮到一定程度（史瓦西半徑），正象我們上面介紹的那樣，巨大的引力就使得即使光也無法向外射出，從而切斷了恆星與外界的一切聯絡——“黑洞”誕生了。

與別的天體相比，黑洞是顯得太特殊了。例如，黑洞有“隱身術”，人們無法直接觀察到它，連科學家都只能對它內部結構提出各種猜想。那麼，黑洞是怎麼把自己隱藏起來的呢？答案就是——彎曲的空間。我們都知道，光是沿直線傳播的。這是一個最基本的常識。可是根據廣義相對論，空間會在引力場作用下彎曲。這時候，光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播，但走的已經不是直線，而是曲線。形象地講，好像光本來是要走直線的，只不過強大的引力把它拉得偏離了原來的方向。

在地球上，由於引力場作用很小，這種彎曲是微乎其微的。而在黑洞周圍，空間的這種變形非常大。這樣，即使是被黑洞擋著的恆星發出的光，雖然有一部分會落入黑洞中消失，可另一部分光線會透過彎曲的空間中繞過黑洞而到達地球。所以，我們可以毫不費力地觀察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一樣，這就是黑洞的隱身術。更有趣的是，有些恆星不僅是朝著地球發出的光能直接到達地球，它朝其它方向發射的光也可能被附近的黑洞的強引力折射而能到達地球。這樣我們不僅能看見這顆恆星的“臉”，還同時看到它的側面、甚至後背！

白洞

黑洞就象宇宙中的一個無底深淵，物質一旦掉進去，就再也逃不出來。根據我們熟悉的“矛盾”的觀點，科學家們大膽地猜想到：宇宙中會不會也同時存在一種物質只出不進的“泉”呢？並給它取了個同黑洞相反的名字，叫“白洞”。

科學家們猜想：白洞也有一個與黑洞類似的封閉的邊界，但與黑洞不同的是，白洞內部的物質和各種輻射只能經邊界向邊界外部運動，而白洞外部的物質和輻射卻不能進入其內部。形象地說，白洞好象一個不斷向外噴射物質和能量的源泉，它向外界提供物質和能量，卻不吸收外部的物質和能量。

白洞到目前為止，還僅僅是科學家的猜想，還沒有觀察到任何能表明白洞可能存在的證據。在理論研究上也還沒有重大突破。不過，最新的研究可能會得出一個令人興奮的結論，即：“白洞”很可能就是“黑洞”本身！也就是說黑洞在這一端吸收物質，而在另一端則噴射物質，就像一個巨大的時空隧道。

科學家們最近證明了黑洞其實有可能向外發射能量。而根據現代物理理論，能量和質量是可以互相轉化的。這就從理論上預言了“黑洞、白洞一體化”的可能。

要徹底弄清楚黑洞和白洞的奧秘，現在還為時過早。但是，科學家們每前進一點，所取得的成績都讓人激動不已。我們相信，開啟宇宙之謎大門的鑰匙就藏在黑洞和白洞神秘的身後。

蟲洞

透過時空結構的假想通道。蟲洞可想像為透過時空的捷徑，即連線兩個黑洞或（更具猜想性）一個黑洞和一個白洞的宇宙地道。一個蟲洞的‘另一端’可以在空間的任何地方，也可以是時間的任何一刻，使得經過蟲洞的任何物體轉瞬之間出現在宇宙的其他部分——不僅僅是另一個地點，也可以是另一個時刻。

廣義相對論方程式描述蟲洞的解，實際上在理論提出不久後的1916年就找到了，不過那時沒有做這樣的說明。阿爾伯特·愛因斯坦本人於1930年代在普林斯頓與內森·羅森（Nathan Rosen）的合作研究，發現史瓦西解所代表的黑洞，實際上就是他們稱之為兩個平坦時空區之間的橋（現在叫做愛因斯坦—羅森橋）的東西。雖然這些方程式被當作數學精品進行了研究（特別是約翰·惠勒及其同事們的工作），但1985年前無人把它們視為宇宙的真實特性，因為數學上研究過的所有例子都只能開啟短短一瞬，在任何東西，包括光，尚未來得及透過地道時就（根據方程式）砰地一聲重新關閉了。

雖然這一思想為科幻作家所喜愛，但科學家一般認為必定有某條自然定律阻止了蟲洞的存在。但是，當加州理工學院的相對淪學者們在1980年代試圖證明這點時，卻發現無法做到。廣義相對論（這是我們現有最好的引力和時空理論，它通過了對它進行過的所有檢驗）中沒有任何東西禁止蟲洞的存在。不僅如此，基普·桑尼和他的同事們還發現愛因斯坦方程式甚至有允許存在長壽命蟲洞的解。

這樣一個蟲洞的‘嘴巴’看起來應該像一個球形黑洞的視界，但有一點重要區別。視界是一個單向表面，沒有東西能從它裡面出來。但一個蟲洞嘴巴的表面則允許雙向交通。如果我們朝一個另一端在織女星附近的蟲洞裡面張望，我們將能看見織女星的光從通道里面出來——而織女星附近的觀測者從另一端朝這同一個蟲洞裡面張望時，也將看見太陽的光。

但造一個人類能透過它旅行（見時間旅行）的大蟲洞仍然是極端困難的，而從一切實用目的來看也許是不可能的。但物理學家們著迷於也許存在普朗克長度規模天然蟲洞的可能性。這種蟲洞提供基本的泡沫狀時空結構，（以類似詩歌修辭中的混合隱喻手法）由蟲洞纖維編結出時空織物本身。

如果是這樣，那就會有很多奇特的可能性。例如，這種細小的（超亞微觀）蟲洞可以連線宇宙中相距遙遠的區域，使資訊得以洩露，從而保證地球上的物理學定律與遙遠類星體上的定律相同。或者一個小蟲洞與我們的宇宙斷開，並開始透過暴漲長大成為一個獨立的宇宙

匿名使用者 1級 2006-05-15 回答

愛因斯坦的相對論啊！！

“黑洞”是一種天體：它的引力場強大得就連光也不能逃脫出來。黑洞是怎樣形成的呢？其實，跟白矮星和中子星一樣，黑洞很可能也是由恆星演化而來的。我們曾經比較詳細地介紹了白矮星和中子星形成的過程。當一顆恆星衰老時，它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料（氫），由中心產生的能量已經不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼

的重壓之下，核心開始坍縮，直到最後形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。

蟲洞 到現在為止，我們討論的都是普通“完美”黑洞。細節上，我們討論的黑洞都不旋轉也沒有電荷。如果我們考慮黑洞旋轉同時/或者帶有電荷，事情會變的更復雜。特別的是，你有可能跳進這樣的黑洞而不撞到奇點。結果是，旋轉的。。。愛因斯坦的相對論啊！！

“黑洞”是一種天體：它的引力場強大得就連光也不能逃脫出來。黑洞是怎樣形成的呢？其實，跟白矮星和中子星一樣，黑洞很可能也是由恆星演化而來的。我們曾經比較詳細地介紹了白矮星和中子星形成的過程。當一顆恆星衰老時，它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料（氫），由中心產生的能量已經不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼

的重壓之下，核心開始坍縮，直到最後形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。

蟲洞 到現在為止，我們討論的都是普通“完美”黑洞。細節上，我們討論的黑洞都不旋轉也沒有電荷。如果我們考慮黑洞旋轉同時/或者帶有電荷，事情會變的更復雜。特別的是，你有可能跳進這樣的黑洞而不撞到奇點。結果是，旋轉的或帶有電荷的黑洞內部連線一個相應的白洞，你可以跳進黑洞而從白洞中跳出來。這樣的黑洞和白洞的組合叫做蟲洞。

白洞有可能離黑洞十分遠；實際上它甚至有可能在一個“不同的宇宙”——那就是，一個時空區域，除了蟲洞本身，完全和我們在的區域沒有連線。一個位置方便的蟲洞會給我們一個方便和快捷的方法去旅行很長一段距離，甚至旅行到另一個宇宙。或許蟲洞的出口停在過去，這樣你可以透過它而逆著時間旅行。總的來說，它們聽起來很酷。

但在你認定那個理論正確而打算去尋找它們之前，你因該知道兩件事。首先，蟲洞幾乎可以肯定不存在。正如我們上面我們說到白洞時，只因為它們是方程組有效的數學解並不表明它們在自然中存在。特別的，當黑洞由普通物質坍塌形成（包括我們認為存在的所有黑洞）並不會形成蟲洞。如果你掉進其中的一個，你並不會從什麼地方跳出來。你會撞到奇點，那是你唯一可去的地方。

還有，即使形成了一個蟲洞，它也被認為是不穩定的。即使是很小的擾動（包括你嘗試穿過它的擾動）都會導致它坍塌。

最後，即使蟲洞存在並且是穩定的，穿過它們也是十分不愉快的。貫穿蟲洞的輻射（來自附近的恆星，宇宙的微波背景等等）將藍移到非常高的頻率。當你試著穿越蟲洞時，你將被這些X射線和伽瑪射線烤焦

匿名使用者 1級 2006-05-15 回答

所謂黑洞就是一種引力場極強，就連光也無法逃脫出其控制的天體。

當恆星衰老時，熱核反應已將其核心的氫消耗殆盡，由此產生的能量也隨之變少。此時，恆星內部也就沒有足夠的力量來支撐其外殼巨大的重量了，以致在外殼的重壓下，核心開始坍縮，直至演化成體積很小、密度很大的新型星體後，才又重新能與壓力達到平衡狀態。質量小的恆星演化成白矮星，質量大的恆星有可能形成中子星。

根據計算，中子星質量不可能大於太陽質量的三倍。若超越了這一極限值，中子星內部的任何作用力都無法與其自身的重力抗衡，因此會引發進一步的坍縮。這次坍縮後，物質幾乎集中到了一個點上，一個體積趨於零，密度無限大的點，即黑洞。在這一過程中，當星體的半徑收縮至史瓦西半徑時，形體產生的巨大引力將會使任何物質——。。。所謂黑洞就是一種引力場極強，就連光也無法逃脫出其控制的天體。

當恆星衰老時，熱核反應已將其核心的氫消耗殆盡，由此產生的能量也隨之變少。此時，恆星內部也就沒有足夠的力量來支撐其外殼巨大的重量了，以致在外殼的重壓下，核心開始坍縮，直至演化成體積很小、密度很大的新型星體後，才又重新能與壓力達到平衡狀態。質量小的恆星演化成白矮星，質量大的恆星有可能形成中子星。

根據計算，中子星質量不可能大於太陽質量的三倍。若超越了這一極限值，中子星內部的任何作用力都無法與其自身的重力抗衡，因此會引發進一步的坍縮。這次坍縮後，物質幾乎集中到了一個點上，一個體積趨於零，密度無限大的點，即黑洞。在這一過程中，當星體的半徑收縮至史瓦西半徑時，形體產生的巨大引力將會使任何物質——包括光在內——都無法向外射出。

白洞是廣義相對論所預言的一種與黑洞相反的特殊天體。和黑洞類似，它也有一個封閉的邊界，聚集在白洞內部的物質，只可以經邊界向外運動，而不能反向運動，就是說白洞只向外部區域輸出物質和能量，而不能吸收外部區域的任何物質和輻射。

球狀白洞的幾何邊界也是以史瓦西半徑為半徑的球面。其外部時空由史瓦西度規描述。白洞是一個強引力源，其外部引力性質與黑洞相同。白洞可以把它周圍的物質吸積到邊界上形成物質層。白洞學說主要用來解釋一些高能天體現象，有人認為，類星體的核心就可能是一個白洞。當白洞內中心奇點附近所聚集的超密態物質向外噴射時，就會同它周圍的物質發生猛烈碰撞，而釋放出巨大能量。因此，有些劇烈的射電射線現象可能與白洞的這種效應有關。白洞目前還是一種理論模型，尚未被觀測所證實。

而蟲洞是一種宇宙隧道——宇宙中可能存在的連線兩個不同時空的狹窄隧道，蟲洞是卡爾。薩根在他的一篇科幻小說裡提出的以愛因斯坦的廣義相對論為基礎的一種時空隧道，又稱愛因斯坦-羅森橋。它靠負能量維持，半徑略大於普朗克長度，且引力非常大，只允許亞原子粒子透過，它是由於空間扭曲而形成的，它可以使相隔甚遠的地方瞬間到達。以後蟲洞則被泛指為時空隧道。

理論上，蟲洞是一種多維空間隧道，是無處不在但轉瞬即逝的。舉個例子，當你把一張紙彎曲並使其兩端接觸時，紙上接觸的兩點之間在二維空間中本應有一段距離，而現在在三維空間中，由於二維空間的扭曲而連在了一起。與此類似，蟲洞就是在高維空間中，三維空間發生扭曲，使得兩個點之間透過“隧道”連在了一起。目前透過蟲洞做時空旅行尚無法實現。

匿名使用者 1級 2006-05-16 回答

因斯坦的相對論啊！！

“黑洞”是一種天體：它的引力場強大得就連光也不能逃脫出來。黑洞是怎樣形成的呢？其實，跟白矮星和中子星一樣，黑洞很可能也是由恆星演化而來的。我們曾經比較詳細地介紹了白矮星和中子星形成的過程。當一顆恆星衰老時，它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料（氫），由中心產生的能量已經不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼

的重壓之下，核心開始坍縮，直到最後形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。

匿名使用者 1級 2006-05-16 回答

白洞是廣義相對論所預言的一種與黑洞相反的特殊天體。和黑洞類似，它也有一個封閉的邊界，聚集在白洞內部的物質，只可以經邊界向外運動，而不能反向運動，就是說白洞只向外部區域輸出物質和能量，而不能吸收外部區域的任何物質和輻射。

球狀白洞的幾何邊界也是以史瓦西半徑為半徑的球面。其外部時空由史瓦西度規描述。白洞是一個強引力源，其外部引力性質與黑洞相同。白洞可以把它周圍的物質吸積到邊界上形成物質層。白洞學說主要用來解釋一些高能天體現象，有人認為，類星體的核心就可能是一個白洞。當白洞內中心奇點附近所聚集的超密態物質向外噴射時，就會同它周圍的物質發生猛烈碰撞，而釋放出巨大能量。因此，有些劇烈的射電射線現象可能與白洞的這種效應有關。白洞目前還是一種理論模型，尚未被觀測。。。白洞是廣義相對論所預言的一種與黑洞相反的特殊天體。和黑洞類似，它也有一個封閉的邊界，聚集在白洞內部的物質，只可以經邊界向外運動，而不能反向運動，就是說白洞只向外部區域輸出物質和能量，而不能吸收外部區域的任何物質和輻射。

球狀白洞的幾何邊界也是以史瓦西半徑為半徑的球面。其外部時空由史瓦西度規描述。白洞是一個強引力源，其外部引力性質與黑洞相同。白洞可以把它周圍的物質吸積到邊界上形成物質層。白洞學說主要用來解釋一些高能天體現象，有人認為，類星體的核心就可能是一個白洞。當白洞內中心奇點附近所聚集的超密態物質向外噴射時，就會同它周圍的物質發生猛烈碰撞，而釋放出巨大能量。因此，有些劇烈的射電射線現象可能與白洞的這種效應有關。白洞目前還是一種理論模型，尚未被觀測所證實。

黑洞是廣義相對論預言的一種特殊的天體。其基本特徵是有一個封閉的視界。任何東西，包括光在內，只要進入視界以內都會被吞噬掉。

黑洞的概念最早出現是1798年，當時拉普拉斯根據牛頓力學計算出，一個直徑為太陽250倍而密度與地球一樣的天體，其引力足以捕獲其發出的光線而成為一個暗天體。1939年，奧本海默根據廣義相對論證明一個無壓球體在自身引力作用下能坍縮到引徑rg。rg=2GM/（c*c）當天體的質量M大於臨界質量Mc時，引力坍塌後就不可能達到任何的穩態，只能形成黑洞。黑洞只有三個特徵量分別是質量M、角動量J和電荷Q。Q=0的黑洞為軸對稱的克爾黑洞，J=Q=0時的黑洞為球對稱的史瓦西黑洞。

1974年，霍金證明黑洞具有與其溫度相對應的熱輻射，稱為黑洞的發射。黑洞的質量越大，溫度越低，發射過程就越慢，反之亦然。

蟲洞的出現，幾乎何以說是和黑洞同時的。

蟲洞在史瓦西解中第一次出現，是當物理學家們想到了白洞的時候。他們通

過一個愛因斯坦的思想實驗，發現時空可以不是平坦的，而是彎曲的。在這種情

況下，我們會十分的發現，如果恆星形成了黑洞，那麼時空在史瓦西半徑，也就

是視界的地方是與原來的時空完全垂直的。在不是平坦的宇宙時空中，這種結構

就以為著黑洞的視界內的部分會與宇宙的另一個部分相結合，然後在那裡產生一

個洞。這個洞可以是黑洞，也可以是白洞。而這個彎曲的視界，叫史瓦西喉，也

就是一種特定的蟲洞。

蟲洞的自然產生機制有兩種：

其一，是黑洞的強大引力能；

其二，是克爾黑洞的快速旋轉，其倫斯——梯林效應將黑洞周圍的能層中的

時空撕開一些小口子。這些小口子在引力能和旋轉能的作用下被擊穿，成為一些

十分小的蟲洞。這些蟲洞在黑洞引力能的作用下，可以確定它們的出口在那裡，

但是現在還不可能完全完成，因為量子理論和相對論還沒有完全結合。

匿名使用者 1級 2006-05-16 回答

黑洞是入口，白洞是出口。蟲洞是碎道