如何知道真实的黑洞 也能看懂黑洞吗

笔者的话：我并不是什么专家，我只是一个普通的爱好者。以下内容只是我根据已有的知识，对黑洞作出的一些推算和解释，我想以一种普通人看得懂的语言去解释黑洞。

黑洞，一个极其神秘又可怕的存在。黑洞究竟是什么呢？它为什么能“吃”所有东西呢？其实，黑洞的形成类似于中子星的产生过程，读懂中子星，也就能读懂黑洞了。那么，什么是中子星呢？中子星，顾名思义，就是由中子组成的星球了。那么，什么又是中子呢？

首先，我们先来解释下分子吧。自然界中几乎所有东西都由分子构成。例如，你在看的手机屏，坐的椅子，吃的食物等等，它们都是由无数的分子组成的。甚至是新冠病毒，它也是由蛋白质分子和RNA构成的。在日常生活里面，往水里加调料，闻到食物的气味，晾晒的衣服变干等等，都是分子无规则运动的结果。而提供的能量（温度），使分子的无规则运动更加剧烈，让调料溶解得更快，让气味更浓烈，让衣服更快晒干。而且，分子与分子之间也是存在间隙的。这些都是初中知识啦。

而分子，则是由原子构成的（原子是什么，感兴趣的可自行搜索），而原子则是由原子核和电子构成。中子则是和质子一起构成了原子核。简单来说，中子是组成分子的一部分，但极少数的分子不含中子。可别小瞧了中子，中子和核裂变（核电反应站、原子弹爆炸），核聚变（氢弹爆炸，太阳内部反应）有着密不可分的关系。上述的不过是一些“小儿科”，如果你能看懂，那么下面的关于中子和黑洞的介绍，你应该也能有所收获。

实验证明，中子的质量为 1.6749286 ×10^-27千克，它的半径约为0.8×10^-15m。（因为头条原因，无法使用右上角小上标数字）这是个什么概念呢？我们所用的手机，大家应该都特别在意它是几纳米处理器吧？但纳米在中子面前，也不过是“小儿科”。1纳米=10^-9 m，但中子半径约为0.8×10^−15 m，是纳米的百万分之一。下面我们结合生活来举例说明中子的微小与可怕：

百科上介绍，中子星的密度在1x10^17kg/m³到1x10^18kg/m³，而我推算的8x10^17kg/m³介于他们之间，也许是巧合吧。而地球上的总水量有13.86亿立方千米。经过简单的单位换算以后，用立方米表示就是1.386x10^10^100000000=1.386x10^18m3.（1.386x10^21L）.如果把它们都压缩成中子的话，它们就只有2.6m³的一个球了，这个球的半径连1m都不到，但它的质量已经到了恐怖的1.386x10^21kg。

为什么水还能被压缩呢？它不是满的吗？就是因为（水）分子与（水）分子之间是存在间距的。水分子的大小约为0.4纳米，而水分子与水分子之间有0.276纳米。它们之间靠氢键链接。这也是为什么鱼儿在水中也能呼吸的原因。这个用水举的例子，不过是假设而已，现实是不可能的了，因为恒星内部进行的是核聚变反应：

还记得那个日本的吉祥物吗？还记得日本的氚废水吗？其中的＋号就是质子啦，两个黄色的就是中子。

也就是这个参与辐射反应的物质氘和氚，我们生活里面喝的叫氕水（就是水），氘和氚则是仅仅比氕多了一个和两个中子，使得它们的性质发生了如此大的变化，而且这个废水处理起来难度也是如此巨大。你能感受到中子的可怕了吗？

关于太阳内部的核聚变反应，其实这个反应是附带着许多其他反应的。当这个反应完后，剩下的氦原子也会参与反应。以此类推，按照元素周期表的顺序，直到这个元素全部变成“铁”。当它变成“铁球”的时候，因为铁相当稳定，聚变就停止了。而恒星此时仍有以亿为单位的温度（余热），它会慢慢冷却，从白矮星变成黑矮星。到那个时候，如果地球没被越来越大的太阳“吃掉”，那么它也会因为没有能量来源，变成像《流浪地球》中的那个漫天飞雪，一片黑暗的星球。

地球上的万有引力定律为F=G。是在1867年牛顿提出的，就是那个被苹果砸的牛顿。我们所受的地球的引力，和地球本身的质量及我们的重力有关。在解释万有引力定律前，我们再来科普一下球的体积公式：V=πr³。球是什么？就是球形状的物体啦，比如说篮球，足球，挡车的球形的石墩等等。前面的π是一个固定的值，我们不必理会，主要是后面的r³，它太可怕了。这个立方数r³和指数一样，也是爆炸式的增长（但是它比不上指数）。

举个例子，一个半径为1的小球，和一个半径为10的大球。表面看上去，他们只相差10倍，但需要10³，也就是1000个小球才能结合成这个半径10大球。随着半径1变成100,1000,10000，那么它就需要一百万，10亿，到1万亿个球才能结合成大球。而天体上，所有星球都是类似球体的。

目前，已知太阳的直径为1.392x10^6公里，而目前已知的宇宙的最大的黑洞的直径为4x10^11公里，它的直径（半径），不过是太阳的300000倍，但它的质量是太阳的660亿倍。也就是说，需要660亿个太阳才能结合形成它。而如果它吃掉太阳，它的半径也不过只有几纳米的改变。你应该能理解，为什么黑洞能把所有东西吃掉了吧？因为它的质量实在是太大太大了，只要进入一定范围，那么其他物体所受的拉力就是无穷大的，物体根本没有力量与之抗衡，就像是《流浪地球》里面，地球被木星“拉”过去相撞一样。当这个星体质量大到能变成黑洞时，连光也会被吞噬。

头条上是这么解释黑洞的：

对此，我是这么理解的：因为中子之间也存在引力和斥力，使它们间也有一定的间距。但是恒星经过核聚变所产生的能量，这股能量将它们压缩在一起，使这个间距变得无限小。就像汽车的内燃机一样，一部分用于为你的汽车提供动力，一部分损失到外界。而太阳内部的反应能量，大部分则是用于维持中子的聚合状态，一部分损失到宇宙中去（小部分被地球吸收）。但因为球的体积（半径)想扩大一点，则需要呈几何爆炸增长的中子，使它以非常缓慢的速度增长，这也是为什么太阳为什么不能形成黑洞的原因，它“太小了”。

现在，你也应该能理解，为什么太阳能存活几十亿年了吧？它确实是在损失质量，但对于如此巨大的球来说，这点质量是微不足道的。但终有一天，在几十亿年后，它就会反应完了。到那个时候，因为反应停止，恒星不再产生能量了，但它本身仍具有几十亿度的温度。它因为半身的超大质量，仍对外界不断产生吸引力，但内部没有能量，去与这股吸引力抗衡，导致恒星的外壳因为没有支撑的力量，外壳也会被“吸进去”，进而导致它的坍塌，全部物质都会被吸到中心点去。当核心收缩到一定程度后，黑洞就诞生了。

其实，我也和大家一样，对什么外星人啊，什么穿越时空啊，也有过这样的想象，我也看过很多这样的“未解之谜”。近日，就有机器从火星拍到的一道门的照片。

那么，到底有没有外星人呢？目前，还没有真正的外星人来过地球的证据。按照现在人类的科技水平，飞出太阳系需要1.5万年。注意，这也不过是一个理论。事实上，当到了海王星的时候，就已经很难接受到太阳的能量了，又如何去维持飞船上人的生命？又如何为控制飞船飞行提供能量呢？以现在人类科技水平，如果真的有外星人飞来，也能在进入太阳系的第一时间，通过天文望远镜发现。但倘若真的有那么一天，外星人能跑出自己的星球，能在如此浩瀚的宇宙中到地球上来，那么他们的文明已经到了一个什么样的地步啊？又岂是人类能与之抗衡的？但我们也不必要担心了，银河系的直径至少有十万光年，也就是说要“跑出”银河系，即便是光也要花十万年的时间才能脱离银河系，而现在人类的水平，人类的最快的速度，也仅仅是光速的几百万分之一。

那么，到底存不存在外星人呢？个人认为，应该是有的，很多小说，视频，游戏都有对外星球的想象。其实地球在宇宙中，就如同我们每个人在地球上一样，是极其普通而平凡的存在，那么就应该有比地球更大，更适合产生生命的星球。也许那个星球上的生物比我们人类聪明的多呢，也许别的星球上已经到了“公元”几个亿年的时间了，也许别的星球上此时正发生着像我们古代那样的“三国”那样的战争......没有我们不能想象的。

说不定也许此刻，也有无数星球上的“人”也在想象，是否也有其他星球的人呢？他们也有他们的语言，也有他们的特点，也有他们的思考。现在的头条，几乎每天热榜都有与俄乌战争有关的新闻。还好这只是大国与小国之间的战争。但大国与大国之间的战争，就是像爱因斯坦所说的那样，一旦使用核武器，对地球的伤害是毁灭的，到那时万物都不复存在了。而星球与星球之间，都保持着如此遥不可及的距离，而宇宙定下了这条“死规则”，没有生物能轻易跨出自己的星球，使这场“星际大战”不可能发动。也许，在宇宙深处里也有许多像古神话里的“神”，维持宇宙的秩序，但却没有任何生物能看得到他们。这些都是我们可以像小说，电影那般去想象的。

2022年，注定是不平凡的一年：3.21东航坠机事故；13人进入苍山失联，湖南株洲潜水员身亡，杭州金沙站浸水事件......是啊，人类在大自然面前，都是那么的渺小，在灾难来临时，没有保护的他们是那么的渺小无力啊。也许，这是大自然时不时的，对人类的一次警告吧。我不由得想起了，《流浪地球》里面漫天飞雪，杭州金沙站里面水不断往下流的那一幕幕。如果有一天，人类犹如那些丧尸电影般的，城市变成一片废墟了，我们又该何去何从呢？这就是时间和自然的力量。尽管是走在水泥路上，我都能看到那一颗颗顽强的杂草破水泥而出。如果有一天，人类不在了，那么这些公路也会像草地一样，铺满杂草吧。敬畏自然，好好去爱护我们赖以为生的自然。我们喝的水，吃的粮食，穿的衣服，用的设备，有哪一样不是大自然的馈赠呢？

其实，早在北宋苏轼，就写下了“渺沧海之一粟，天地曾不能以一瞬”的诗句。人类在地球上，是那么的渺小，生命是那么地短暂。又谈何星球，宇宙呢？生老病死应该是每个人都要经历的吧。人死后，不论是入土还是火化，都是要回归“大自然”的。既然如此，为何不能好好和大自然相处呢？

事实上，美国在1976年就向外太空发射了旅行者号探测器，现在的探测器已经飞出太阳系了，但也因为距离过于遥远，它也不再接受太阳的能量，而再也无法和人类联系上了，尽管它携带了地球的文明。我还是再来科普一下球的表面积公式S=4πR²吧。大家应该知道，球的每个截面都是圆形吧。说到圆形，大家应该也用过胶带吧？胶带的越外层，它的长度就越长。而球也可以看做无数个圆组成的。地球向外发射探测器，我们也可以把地球看做一个球心，探测器是一个巨大的球面上的一个点。随着距离的不断增大，这个“球”也就越大，球的表面积也就越大，“点”也就越多，而探测器要落到有“生命”的点（有文明的星球）上，这个概率，应该只有中的几十亿分之一了。

我们的500米口径射电望远镜可以在2023年向银河系中心发射信号，联系外星人。按照最快的速度来算，这接受信息的一来一回，也需要4万年时间，所以，这对于我们来说，也可以说是天方夜谭啦。

以上的设想，推算，都是根据一些现有知识，结合生活所总结归纳的。因为闻道有先后，术业有专攻，隔行如隔山。对于那些专业术语，我也看不懂，很难去理解，我也是以一个普通人的思想，在摸爬中写的这篇文章。我只是一个普通的天文爱好者，每次看着那些流星，看着那些星系的照片，我也有很多自己的思想和感触。

但正如我所说的那样，我们在有生之年，是看不到这方面有什么进步的了，但人类一直在努力着。我很庆幸我生在这个时代，不像古人那般，以为天上是《西游记》中的那般，有那么多的神仙。或许几千年后的人们再看今天的我们，也和我们看古人的眼光那般呢。关于这篇文章，如果有不对的地方，有落后的地方，也欢迎大家批评指出，正如我主页所言那般，向比自己优秀的人学习，认识到自己的卑微与不足。