通常長期的持續觀測,天文學家們發現,在宇宙中有壹些引力很大卻又無法看到任何天體的區域。通常,這種奇異天文現象有以下三個主要特征:
1.這些區域有極強的磁場和引力,不斷吞噬很多的星際物質,某些物質在它周圍運行軌跡也會同時發生變化,從而形成圓形的氣體塵埃環;
2.它們有極大的能量,能夠發出很強的各類射線輻射;
3.因為它強大的引力作用,光線在它周圍就會發生彎曲變化。
就是這樣,通過觀測到的大量間接征兆能夠證實它的存在,卻不管怎樣也無法直接看到它。於是壹些天文學家想象的認為它是壹種恒星塌縮後,質量、密度非常大的暗天體,美國的物理學家惠勒為它取了壹個很有意思的名字——“黑洞”。
在今天這個宇航時代裏,世界各國都已擁有各種先進的天文觀測設備,比如大口徑配有極靈敏接受器的光學望遠鏡,大型射電天文望遠鏡,突破了地球大氣層包圍的哈勃空間望遠鏡等。現在的天文觀測,已經逐漸觸及到距地球100億光年以外的遙遠天體,從河外星系到宇宙塵埃都能壹覽無余,甚至像幾萬公裏外壹支小蠟燭那麽微弱的光也能觀測到,而唯獨對“黑洞”卻無能為力,確有些不合邏輯。若它真是壹種質量、密度極大,磁場、引力很強的“天體”,為何到現在都看不到它的真實面目呢?
原因非常簡單,“黑洞”並非是真正的實體星球,而只是宇宙天體運動時產生的各種“磁場漩渦”現象,它的能量、射線輻射主要都是由磁場力作用產生的,因為它的構成物質密度非常稀薄,光線發射極其微弱,因此根本沒有辦法在遠距離用光學儀器觀測到它的形狀,如果根據它的形態和性質來說,它倒的確可以說壹個“黑暗磁場漩渦洞”。
我們假設“黑洞”是壹種物質構成密度很大的“天體”,那麽,在“黑洞”和物質密度相對較小的宇宙空間兩者應該是有分界面的。根據光的反射、折射原理,當光投在兩種物質的分界面時會有反射和折射現象的,這壹點已經從宇宙中所有不發光天體都能夠反光得到證實,無壹例外。因此,從“黑洞”無法反射光線這壹點說明“黑洞”盡管也有極強的吸引力,可是它的物質構成密度很稀薄,根本達不到反射光線的程度(並不是光線因為被它吸引不能脫離而不能反射)。
當光線和它相逢的時候,只得穿越而過了,看不到明顯的光反射和折射現象。所以也就不能通過光學觀測直接看到它的形狀,而只能選擇其他天文觀測方式,通過“黑洞”快速旋轉運動中產生的極強各類射線輻射來證明它的存在。在1992年的時候,科學家們通過哈勃望遠鏡上的高速光度計對天鵝座X-1的壹批觀察數據做分析時,發現了兩個快速衰減且消失極快的紫外線脈沖陣列。這種現象與理論預言的物質落進黑洞視界時,釋放輻射的特征正好是符合的。談到光線在“黑洞”附近有可能發生彎曲的現象,是因為光波原本就是壹種頻率極高的電磁波,光現象本質其實就是壹種電磁現象。因此,這種光線在“黑洞”附近因為受其磁場引力作用而產生彎曲現象是非常自然的。
宇宙中的任何天體都是不能獨立存在的、任何物質之間都會有千絲萬縷的相互內在聯系。“黑洞”現象的出現絕對不是偶然的,而是在自然規律內物質循環演變過程中壹個重要環節。整個自然界是由不斷運動著的物質所組成,絕對靜止的物質是不存在的,物質運動必然會產生磁場,天體和磁場是緊密相連的整體,因此只要有天體,它周圍就存在磁場。不同類型的物質結構因為運動方向的不同,運動速度的差異,會產生很多大小不壹、強弱各異的磁場漩渦,人們通常把這種磁場漩渦稱作“黑洞”。通常較大的物質結構產生的磁場漩渦較大,例如星系中心的“黑洞”(銀河系中心);較小的物質結構產生的磁場漩渦也較小,例如恒星之間的“黑洞”(天鵝座X-1)。
在自然界,對物質能量大小起決定性作用的有兩個重要因素:壹是物質的質量;二是物質的運動速度。因為磁場具有力和能的特征,所以“黑洞”盡管構成物質密度很小,但由於它有很快的旋轉運動速度,當組成它的物質凝聚向壹個方向作有序運動時,便產生極大的能量和極強的引力。在宇宙中,有壹些分散的呈氣態的氫、氧類物質和呈固態的矽、鐵類塵埃物質,通常受“黑洞”吸引力的作用,在“黑洞”附近運動方向發生變化,向它的中心高速旋進,逐漸形成圍繞“黑洞”中心運動的圓形氣體塵埃環。“黑洞”盡管無法直觀地看到,卻能夠通過它向外發出的各類射線輻射現象提示它的形態。國外曾經有報道,哈勃望遠鏡已經拍攝到“黑洞”周圍邊緣呈現出翹曲狀的塵埃圓盤,這些都形象的證明了“黑洞”的漩渦性質與真實形態及漩渦,通常都是呈漏鬥狀的特點。
事實上,宇宙中各類“黑洞”的運動形態和形成原理就像我們用肉眼能夠看到的許多自然渦流現象壹樣。比如地球上大氣運動產生的熱帶氣旋——“臺風”,在“臺風”外圍是急速旋轉的氣流形成的急風暴雨區域,能量很大,而在空氣渦流中心區域——“臺風眼”,因為空氣稀薄,壓力相對很小,對周圍產生強大吸引力,所以氣流不易進入,反而是風平浪靜的區域,從衛星圖上能夠清晰地看到“臺風”的圓形漩渦狀雲團。另外,還有江河湖海中的水渦流也是圓形漩渦狀的,水渦流同樣有很大的能量和吸引力,當物體接近時會被吸引進漩渦之中。“黑洞”,其實就和“臺風”、“水流漩渦”這樣能夠直觀看到的渦流現象很像,可以說是宇宙中物質運動的產物。它的巨大能量和引力主要來自物質急速運動產生的磁場。
所謂“黑洞”中心,是指那些外界物質不容易進入、有形物質又很少的區域。因此,在“黑洞”的中心都是空白區域。由於它對四周物質的吸引力在每個方向幾乎都是均勻的,通常在“黑洞”周圍物質運行的軌跡都是圓形漩渦狀的。因為“黑洞”物質分布密度都不相同,它的周圍通常還會伸出壹些旋臂(如可見的星系旋臂),從而造成同方向輻射強弱程度不同的射線脈沖現象(即脈沖星)。
通常情況下,在“黑洞”引力吸積過程中,物質的數量和密度持續在增加,磁場漩渦範圍會相應增大,能量和引力顯著增強,而且會吸引更多的物質,這樣像滾雪球壹樣不斷發展。當“黑洞”周圍物質達到相當體積和密度時,對光的反射、折射作用逐漸加強,到了某種程度就發展成為能夠通過光學望遠鏡直接觀察到的有形天體——“星雲”,正是從恒星級“黑洞”中孕育出新生的天體“星雲”。這種初期的有形天體多數是呈環狀(環狀星雲),它的構成物質相對較稀薄,因此,形狀是很模糊的。就這樣,隨著“星雲”體積的不斷膨脹,於是就有了幾十億年以上向“恒星”發展的演變進程。
總結壹下,宇宙中全部天體的存在形式和演變過程,都是由自然規律所決定的,“黑洞”也壹樣。壹旦我們通過表面現象揭示出它的本質和與自然規律的內在有何聯系,包括“黑洞”在內的各種神秘天象就很容易解釋清楚了。