英语趣文——黑洞知多少

读文章记英语单词：

如果你对科幻感兴趣的话，肯定早就听说过黑洞（black holes），因为许多科幻小说和电影都把黑洞当成其中一个情节设定（plot devices）。尽管如此，但你真的了解黑洞是什么吗？作为一个现实存在的物体（real-life objects），黑洞分散于宇宙的各处（scattered throughout the universe），尤其是银河系的中心地带（at the centers of galaxies）。虽然黑洞在宇宙中普遍常见，却很少有人真正地对它探索一番，理由就是，一旦不小心进入黑洞就再也出不来。这一原因导致黑洞既充满神秘感又散发着恐惧的意味，然而天文学家们并没有因此而停止对黑洞的研究，他们不断地利用物理定律（laws of physics）从黑洞的外部来进一步探索。

黑洞的边缘带有极大的吸引力（mass trapped inside their boundaries），它们拥有超强的引力场（gravitational fields）。黑洞的引力强到一旦进入就没有任何东西可以逃出它的磁场。大多数黑洞都是太阳质量的好几倍，最重的甚至可以达到太阳质量（millions of solar masses）的几百万倍。

除了黑洞的质量以外，实际形成黑洞中心的点（actual singularity）却难以观测得到。天文学家们只好通过这些点对黑洞周围物质的影响（effect on the material surrounding）以及穿过的光线来做进一步了解。

黑洞的结构——“THE STRUCTURE OF A BLACK HOLE”

黑洞的基本构造（building block）就是“点”，它在空间中只是极小的一点，但却承载着黑洞的所有质量。

在黑洞的周围有一个空间区域，连光线都无法穿透，这也是黑洞名称的由来。这一区域的边缘叫做“事件视界”（event horizon），它无边无形，在此处引力场的牵引力等同于光的速度。事件视界的位置取决于黑洞的引力（gravitational pull），可以运用Rs = 2GM/c2的公式来计算事件视界的位置。其中公式中的R代表着点的半径（radius of the singularity），G代表着重力（force of gravity），M代表着质量，C代表着光速。

黑洞是从何而来的？

因为黑洞有不同的种类，因此黑洞从何而来的答案也十分复杂。黑洞最常见的种类是恒星质量黑洞（stellar mass black holes），他们大概是太阳质量的几倍。当巨大的主序星（large main sequence stars）（太阳质量的10到15倍）核心处的核聚变燃料耗尽时（run out of nuclear fuel in their cores），引发大量的超新星爆炸（massive supernova explosion），随后在行星曾经的位置便会留下黑洞的核心。

另外两种黑洞的类型是超大质量黑洞（supermassive black holes）和微型黑洞（micro black holes）。单独的超大质量黑洞是太阳质量的上百万或上千万倍。而微型黑洞，顾名思义（as their name implies），则非常微小，它们大概只有20微克的质量。对于二者来说，它们产生的机制仍不明确。微型黑洞目前只存在于理论中，还未有直接的发现。超大质量黑洞存在于银河系的中心地带，它们的起源仍是一个争论的焦点。很可能超大质量黑洞是一些小型黑洞，恒星质量黑洞和其它物质合并在一起而得来的。一些天文学家解释说，当大量的恒星崩塌（star collapses）时便有可能形成黑洞。

那微型黑洞呢的起源呢？它们很可能是在两个超高能粒子碰撞（collision of two very high-energy particles）之间所产生的。在地球的上层大气中这种现象接连不断地发生，在粒子物理学实验（particle physics experiments）中也十分常见，但无须担心，我们不会因此而处于危险之中。

我们看不到黑洞，那么如何知道黑洞的存在呢？

因为光线无法穿透黑洞周围的区域，也就是事件视界，因此我们无法真正地看到黑洞。尽管如此，我们通过黑洞对周围物质的影响来测量和显示黑洞的存在。

黑洞对周围的物质产生引力作用。在实验中，天文学家们通过研究光线在黑洞周围的现象来推测出黑洞的存在（deduce the presence of the black hole by studying how light behaves around it）。如同所有巨大的物质一样，黑洞强大的引力可以导致光线弯曲。由于黑洞后方的恒星随着黑洞而移动，因此它们散发出的光线会呈现出弯曲的状态（light emitted by them will appear distorted），另外恒星移动的轨道也会与众不同（appear to move in an unusual way）。根据这些信息便可以得出黑洞的位置和质量。

另外，我们还可以通过黑洞周围发出（give off）的放射性物质（radiation）和受热物质来判断黑洞的存在，比如无线电或是X光。

霍金辐射——“HAWKING RADIATION”

探测黑洞的终级方法是通过一种叫做“霍金辐射”的原理。这一原理是由物理学家兼宇宙学家（cosmologist）斯蒂芬霍金传的名字来命名。霍金辐射是有关黑洞热力学性能的理论预测（a consequence of thermodynamics），它认为热能可以从黑洞中逃离出来。

该理论基本的观点是，由于真空空间中的自然交互和波动（natural interactions and fluctuations），物质会以电子和反电子（electron and anti-electron）的形式创造而出。当这些物质出现在事件视界的附近时，一个粒子便会从黑洞中驱逐而出（ejected away），而另一个粒子便会落入黑洞引力之中。

对于观测者来说，他们所能观测到的只有一个粒子从黑洞中射出。这个粒子被看作是带有正能量（positive energy）的物质，这意味着为了平衡，落入黑洞的粒子则带有负能量。最终黑洞的能量和质量也会渐渐变小，消失。

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文章转自：乐知英语。

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