黑洞里面到底有什么东西(黑洞里面到底有什么东西)

黑洞是一个区域，从黑洞中发出的光所能到达的最远距离就是黑洞最外层的边界，也就是事件视界。掉进黑洞中的物质再也没有任何信息能被我们所观察。在经典的定义中，黑洞是一个极为特殊的区域，我们所观察到的现象是"0 1=0"，掉进黑洞的物质犹如进入了另外一个世界般地彻底消失。因此黑洞边界不减的发现有重大的意义。

　　我们再用热力学来分析一下就会更清楚了。

　　热力学第二定律指出："一个孤立的系统的熵总是增加的，并且两个系统合为一个系统时，其合并系统的熵大于所有单独的熵的总和。"（熵就是物质运动的无序度、混乱度）例如有个被中间的一个挡板分割为两半的密封盒子。盒子的左半部充满空气右半部真空。当抽去挡板后，气体分子会均匀地充满整个盒子。由于气体所占的体积增大了，它的无序程度也就增加了，我们说气体的熵增加了。如果盒子的左半部充满氧气，右半部充满氮气。当把挡板抽去后，两种气体将均匀地混合并充满整个盒子。这种状态比原先分开的气体的状态更无序，熵也增大了。

我们不妨设想，如果这些气体落到了黑洞里，由于我们无法测量到黑洞中的状态，只能认为黑洞没有熵，那么黑洞外界的总熵就会减小，换句话说，宇宙的总熵减小了。这无疑使体系严密而完整的热力学十分尴尬。我们固然可以说，将黑洞里的熵也考虑进去的话，宇宙的总熵并没有降低--但我们需要一个标志黑洞熵的物理量。

　　黑洞事件视界不减的性质使我们不禁联想到，事件视界面积就是黑洞的熵。

　　虽然二者之间有很多相似之处，但是将二者等同起来还有一个致命困难：任何一个具有熵的物体都将有温度--假如黑洞有熵的话，也将不能例外；而且有温度的物体必然向外发出辐射。这与黑洞的定义显然矛盾。

　　前苏联两位科学家雅可夫·捷尔多维奇和亚历山大·斯塔拉宾斯基在1973年根据量子力学的不确定原理计算出，旋转黑洞应产生并向外辐射粒子。同年，霍金计算出即使是不旋转的黑洞也以不变的速率产生和辐射粒子，而且令人惊奇的是，黑洞辐射出的粒子谱刚好是一个非常准确的热谱（热的物体辐射的谱），显示着黑洞正以严格的速率辐射粒子以保证热力学第二定律不被违反。霍金等人的研究使大家看到，黑洞具有有限的熵，因为它能以一个不为零的温度保持热平衡而这个熵恰恰就是黑洞的事件视界面积！

　　经典物理学中定义黑洞不能向外发出辐射，而量子力学却允许粒子从黑洞中逃逸出来，这种现象如何解释呢？霍金作了如下解释来帮助人们理解。

　　由于量子力学的不确定性原理指出，粒子的位置和速率不能同时被测出（爱因斯坦所谓的"上帝在掷色子"），因此我们的宇宙空间不能是"真空"，否则就意味着引力场和电磁场等必须恰为零，那么它们的数值和时间变化率将同时被固定为零，这违反了"测不准原理"。 既然场不为零而且"测不准"，那么场的数值就会有一定的起伏， 人们将这些量子起伏理解为光或引力的粒子对。它们同时出现并互相离开，然后又互相靠近而湮灭（这种量子起伏已经被实验精确地证明）。这对正反粒子中一个粒子的能量为正，另一个能量为负，其能量和为零以遵守"能量守恒定律"。如果这对粒子恰好在黑洞的边缘出现，其中一个粒子落入黑洞里，另一个粒子由于找不到相互湮灭的"伴侣"而获得自由逃逸出去。对于在远处的观察者来说，这就象是从黑洞中辐射出来的一样。

　　我们知道，一个物体越靠近引力场的中心，它的能量就越小，因为远处的物体需要花费更大的能量来抵抗吸引力，尽管如此物体的能量仍然是正的。而黑洞的引力场是如此的强，以致于落入它里面的粒子的能量变为负值，这就使黑洞的总能量减少。根据爱因斯坦著名的质能方程E=mc^2，落入黑洞的质量由于能量的减少而减少，黑洞的事件视界面积随之减小。从黑洞外观察，黑洞辐射产生的熵补偿了物质落入黑洞而减少的熵；从整个宇宙的范围考虑，质量守恒、能量守恒及热力学第二定律均被不折不扣地遵守着。

　　由于黑洞质量越小，其引力场就越小，粒子逃逸的过程就变得越容易，因此黑洞粒子的发射率和其表观温度就越大。黑洞向外辐射粒子导致黑洞质量减小，进一步导致了辐射速率和温度的上升，因而黑洞的质量就减小得更快！当黑洞的质量变得极小的时候，它将在一个巨大的、相当于几百万颗氢弹爆炸的发射中结束自己的历史！ 具有太阳质量的黑洞只有千万分之一度的绝对温度，这要比2.7K的宇宙微波辐射温度低得多所以这种黑洞的辐射小于吸收。如果宇宙永远膨胀下去，微波辐射的温度最终将减小到比这种黑洞的还低，黑洞就将开始损失质量。它的温度实在太低了，以致于需要一百亿亿亿亿亿亿亿亿（1的后面跟66个0）年才蒸发完，这远大于宇宙的年龄了！而我们上一章谈到的太初黑洞更高的温度。一个10亿吨的太初黑洞的尺度只有10的负13次方厘米的半径（质子的尺度），它的寿命大体和宇宙相同，而比这质量还小的黑洞已经蒸发完毕；比它稍大的黑洞仍在发射着X射线或伽玛射线，其能量相当于十个大型核电站的功率。不管你相不相信，这些黑洞并不黑，正相反，它们是白热的！ 科学家们计算出，每立方光年中又大约300个太初黑洞。由于它们辐射出的伽玛粒子的极少因此观测它们十分困难。我们在这一章中看到，科学定律并没有在黑洞奇点处完全失效。这使我们看到了希望，也许奇点可以避免！

黑洞里面有什么？

如果在黑洞里活一个小时，地球已经不复存在了。

黑洞的内部结构

通常认为，黑洞的内部什么也没有，也就是说黑洞其实并没有一个实体的表面。

这是因为在黑洞视界内部，由于强大的引力作用，没有任何力量可以阻止物质不断坍缩，所以不论黑洞吞噬多少物质，最终都会汇聚成为一个点，这个点体积无限小，密度无限大，是一种不可理解的存在，我们称之为奇点。

黑洞的时空互换

那么这种时空互换实际当中会是什么情况呢？

在黑洞附近或内部，使用彭罗斯图解释会更方便。彭罗斯图通过压缩边界附近的等时间及空间线来处理极端拉伸的时空。等空间和等时间线是弯曲的，这样可以保证物体光锥垂直，光线以45°角运行，即便在黑洞内也是如此。如下图纵向蓝色为单向时间线，红色为看空间线，区域边缘的直线为事件视界。

随着我们穿过了事件视界，外部宇宙从我们的前光锥中消失，现在只有奇点。我们也开始碰见一组来自过去的新光子，这些光不断向外爬升却始终被束缚在事件视界，这是因为空间以超光速向奇点运行，这也正是为何光无法逃离黑洞的根本原因。我们能够看到黑洞内部的历史，比如一些光可能来自最初形成黑洞的恒星崩塌的表面，在我们的下方。另外我们的后光锥中是向内光线，在我们进入事件视界后由外部宇宙进来的，会在我们的上方。我们可以向任意一个光源方向移动，这些方向，这种空间的自由选择，都变得由原来的时间坐标来描述。

这并不是时间旅行，虽然有一种一边是过去事件，一边是未来事件的感觉，但前光锥实际上只指向奇点。

黑洞里面是什么?

提到黑洞，大量的媒体都提到过，因为对人类来说，那是一个未知的世界，只知道光射进去都无法反射回来，引力大到连光都逃不掉，正因为如此神秘，所以人类都想知道黑洞里面是什么东西，下面是这方面内容的介绍。

1、黑洞是现代广义相对论中，是存在于宇宙空间中的一种天体。黑洞的引力非常的强大，可以使得视界内的逃逸速度大于光速。以人类目前的科学技术，无法探测黑洞里是什么物质。

2、根据科学家目前的发现和研究，宇宙中大部分星系的中心都有着一个巨大的黑洞。这个黑洞动辄有太阳质量的几百万倍，甚至有一些可以达到几百亿倍太阳质量。

3、银河系中心就有一个巨大的黑洞——人马座A*。和那些黑洞相比，银河系中心的黑洞还算是比较“娇弱”的，质量只有太阳的431万倍左右。

4、提供这一潜在证据的，是一颗名为S0-2的恒星。它是一颗质量为太阳15倍的恒星，在银河系的中心处，最近的时候二者距离仅为130天文单位，也就是不到200亿公里。

5、早在几十年前，就有科学家认为银河系中心不止有一个黑洞。认为那里可能存在上千个黑洞，甚至有些科学家指出，这个数字还有可能过万。

6、黑洞里面究竟存在着什么？相信这是大多数人类都想知道的答案，可是以目前的科学技术无法探测黑洞里面的物质，也许里面有外星人，或者是人类想象不到的空间存在，这一切都有可能，要想知道这个答案，还需要科学家们的努力。