黑洞是如何形成的？

 摘自史蒂芬．霍金《时间简史》

 

为了理解黑洞是如何形成的，我们首先需要理解一个恒星的生命周期。起初，大量的气体（大部分为氢）受自身的引力吸引，而开始向自身坍缩而形成恒星。当它收缩时，气体原子相互越来越频繁地以越来越大的速度碰撞--气体的温度上升。最后，气体变得如此之热，以至于当氢原子碰撞时，它们不再弹开而是聚合形成氦（笔者fengerfafa注：难理解吗？我们知道高中物理讲道粒子间既存在引力，但是当距离小到某个数量及的时候会有很大的斥力，所以我们通常情况下粒子只会表现出宏观上的物理碰撞效应，可是当热核反应的热能大的一定程度，它可比斥力还大，则粒子因此可聚合成核，氢则聚合成氦）。如同一个受控氢弹爆炸，反应中释放出来的热使得恒星发光。这增添的热又使气体的压力升高，直到它足以平衡引力的吸引，这时气体停止收缩（笔者fengerfafa注：所以它是一个平衡体的，否则太阳就不断体积膨胀了，事实不然）。这有一点像气球--内部气压试图使气球膨胀，橡皮的张力试图使气球缩小，它们之间存在一个平衡。从核反应发出的热和引力吸引的平衡，使恒星在很长时间内维持这种平衡。然而，最终恒星会耗尽了它的氢和其他核燃料。貌似大谬，其实不然的是，恒星初始的燃料越多，它则燃尽得越快。这是因为恒星的质量越大，它就必须越热才足以抵抗引力。而它越热，它的燃料就被用得越快。我们的太阳大概足够再燃烧50多亿年，但是质量更大的恒星可以在1亿年这么短的时间内用尽其燃料，这个时间尺度比宇宙的年龄短得多了。当恒星耗尽了燃料，它开始变冷并开始收缩（笔者fengerfafa注：之后才有我们后来理解的“黑洞”）。随后发生的情况只有等到本世纪20年代末才初次被人们理解。