黑洞到底是宇宙的一个窟窿还是个实打实的天体?

牛顿是第一个对引力进行总结归纳的人,他的万有引力定律阐明了“质量越大引力越强”,这个事实

然而牛顿既不清楚引力的产生机制,也没意识到万有引力定律的局限性(当然这不怪他),这为后来爱因斯坦广义相对论的诞生,埋下了伏笔。

1915年,理论物理学家爱因斯坦终于完成了他的广义相对论,这个有关引力的新理论,将引力的本质解释为了“质量引起的时空结构变化”,科普常用的说法,“是质量扭曲时空,进而产生了引力”

在广义相对论体系中,时空结构是可以被质量随意扭曲的,而扭曲的后果之一就是“偏折光线”,卡尔.史瓦西在一战前线计算出广义相对论引力场方程的第一个精确解后,科学界知道了如果质量堆积于时空一点,那么经过该时空区域的光,将偏折成闭环。

在恒星物理学中,一颗恒星的核心质量如果超过了太阳质量的2.44倍,那么它在超新星爆发后,其核心区域将坍塌成一个质量极大的新天体,这个天体的逃逸速度将超过光速,因此在外界看来,它将是黑色的。

以上就是黑洞的形成过程和具体形态

需要指出的是,人类目前对黑洞的一切了解都还局限在理论上,没人知道黑洞内是什么情况,尽管大部分人都认为黑洞的引力会撕裂任何靠近它的物体,但个别老年黑洞有可能像《星际穿越》中的卡冈图雅一样“温和”

同样是在广义相对论中,时空结构还可能扭曲成沟通两个区域的“爱因斯坦-罗森桥”,这种特殊的时空结构被称为“虫洞”,有物理学家认为在宇宙大爆炸初期的高温宇宙中,虫洞是天然存在的时空结构,但随着宇宙的膨胀冷却,今天的宇宙已经不可能再出现天然虫洞了。

不论是黑洞还是虫洞,它们本质上都属于时空结构的特殊变化