黑洞曾經(jīng)是廣義相對(duì)論中預(yù)言的天體，1916年愛因斯坦發(fā)表了廣義相對(duì)論之后，當(dāng)年史瓦西就在一戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)上解出了一個(gè)精確解-史瓦西度規(guī)，這個(gè)解是天體引力坍縮的終極答案，這就是黑洞的理論基礎(chǔ)！

但史瓦西杰出這個(gè)答案后由于觀測(cè)技術(shù)上的原因，很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都無法驗(yàn)證黑洞的存在。因此黑洞成了廣相里一個(gè)著名的預(yù)言！

第一個(gè)黑洞的發(fā)現(xiàn)

X射線天文學(xué)在1949后開始興起，初期只是用V-2火箭搭載蓋革計(jì)數(shù)器，觀測(cè)太陽(yáng)發(fā)出的X射線，證實(shí)了太陽(yáng)是一個(gè)X射線源。1962年美籍意大利裔天文學(xué)家里卡爾多·賈科尼利用探空火箭觀測(cè)月光反射中X射線時(shí)，以外的的觀測(cè)到了天蝎座一個(gè)強(qiáng)X射線源，被命名為天蝎座X-1，后來發(fā)現(xiàn)這是來自銀心的X射線輻射。

在1964年的一次探空火箭飛行中，發(fā)現(xiàn)了天鵝座一個(gè)強(qiáng)X射線源，被命名為天鵝座X-1，這個(gè)位置是一顆超巨星HDE 226868，它與一個(gè)看不見的天體互為伴星，兩者相距0.2天文單位，這顆超巨星吹出的超強(qiáng)恒星風(fēng)為這個(gè)看不見的天體吸積盤提供了大量物質(zhì)，這就是X射線的源頭！根據(jù)兩者軌道特性，天文學(xué)家測(cè)算出這顆看不見的天體質(zhì)量是太陽(yáng)的14.5倍。

關(guān)于天鵝座X-1是否是一個(gè)黑洞的問題還有一段有趣的歷史，霍金是黑洞領(lǐng)域研究的佼佼者，但他并不認(rèn)為天鵝座X-1是一個(gè)黑洞，因此和同事基普.索恩打了一個(gè)賭！隨著空基X射線天文臺(tái)的崛起，1990年經(jīng)過大量觀測(cè)認(rèn)為天鵝座X-1有超過90%的可能是一個(gè)黑洞，因此霍金輸了這個(gè)賭局，為此他給基普.索恩訂閱了一年的美國(guó)情色雜志《閣樓》，據(jù)說讓索恩的太太非常不爽。

黑洞真的能撕裂原子嗎？

這是一個(gè)比較有趣的話題，準(zhǔn)確的說可能并不是撕裂，因?yàn)閷⒁粋€(gè)棉花團(tuán)撕扯成一條條和壓縮成一個(gè)更小的棉花團(tuán)很明顯是兩個(gè)過程。而黑洞撕裂原子更像是后者，我們來簡(jiǎn)單說明下這個(gè)過程。

• 物質(zhì)對(duì)抗壓縮的第一步：臨近原子的電子之間的斥力

我們知道氣體很容易被壓縮，比如要壓縮空氣罐或者煤氣罐等，這是因?yàn)闅怏w分子間距大約是分子的數(shù)十倍以上，因此理論上壓縮比例可以達(dá)到1000倍，但很明顯這不可能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閮烧邿o限靠近，電子之間的庫(kù)倫斥力開始起作用，阻止進(jìn)一步壓縮，一對(duì)電子的庫(kù)倫斥力很小，但架不住天文字的電子累加的斥力！

孔徑光柵顯微鏡拍的原子

• 物質(zhì)對(duì)抗壓縮的第二步：泡利不相容原理的電子簡(jiǎn)并力

對(duì)于恒星內(nèi)核坍縮初期的白矮星來說，原子之間的電子斥力早已不是問題，接下來就進(jìn)入了量子力學(xué)的應(yīng)用范圍，因?yàn)橘M(fèi)米子無法占用同一個(gè)能級(jí)，因此它們之間將會(huì)產(chǎn)生簡(jiǎn)并斥力，這是電子對(duì)抗白矮星引力的唯一手段，除此以外再無其他方式。

• 物質(zhì)對(duì)抗壓縮的第三步：中子簡(jiǎn)并斥力

電子簡(jiǎn)并力不能無限增加，但天體的質(zhì)量可沒有上限，因此終會(huì)有一個(gè)質(zhì)量產(chǎn)生的坍縮引力會(huì)導(dǎo)致電子簡(jiǎn)并力崩潰，此時(shí)電子進(jìn)入了原子核，和質(zhì)子中和成了中子，這就是中子星的來歷，因?yàn)樵谶@個(gè)狀態(tài)下將不存在核外電子，所有的物質(zhì)都是原子核內(nèi)的中子狀態(tài)存在，在中子星的外圍可能會(huì)存在部分等離子狀態(tài)物質(zhì)，但內(nèi)部則是不同的中子簡(jiǎn)并態(tài)。

• 物質(zhì)最終將無法對(duì)抗壓縮，中子簡(jiǎn)并力向引力屈服

有觀點(diǎn)認(rèn)為會(huì)形成夸克簡(jiǎn)并態(tài)的夸克星，但這個(gè)理論還有待商榷，因?yàn)橐袁F(xiàn)有能級(jí)的加速器并不能真正將夸克轟出來，因?yàn)榭淇私]狀態(tài)是那樣的牢固，因此在中子星和黑洞之間是否存在夸克星，這仍待商榷，或者我們就直接拋開夸克星不管，認(rèn)為中子星后就是黑洞這完全沒有問題。



如何才能真正撕碎原子？

看來將所有原子揉成一個(gè)看不見的黑洞明顯不符合我們撕碎的要求，也許我們可以提供一個(gè)更好的方式，來真正撕碎原子，質(zhì)子，甚至里面的夸克！而是用的方法也非常簡(jiǎn)單，就是極其暴力的高溫！



2011年中美印科學(xué)家聯(lián)合研究確定了從強(qiáng)子物質(zhì)（即普通物質(zhì)）到夸克膠子等離子體的相變溫度約為175百萬電子伏特，相當(dāng)于2萬億攝氏度的超高溫，這是RHIC對(duì)撞機(jī)將兩束金原子核加速到接近光速后相撞，形成了能量密度和高溫的夸克膠子等離子體！大約是宇宙大爆炸發(fā)生后10^-12S后的溫度，這應(yīng)該是人類最接近造物主的時(shí)刻！



沒有力量可以將其質(zhì)子和中子撕裂，但高溫可以，RHIC（美國(guó)布魯克海汶國(guó)家實(shí)驗(yàn)室中的相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)）已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，也許未來更高能級(jí)的加速器出現(xiàn)會(huì)撕裂的更徹底。比如大爆炸的奇點(diǎn)，但奇點(diǎn)卻不可以用引力來描述，因?yàn)槟菚?huì)引力還沒有被釋放出來，哪來的引力？