黑洞,這個宇宙裏的“隱形人”,已經引起了我們的強烈興趣,因此,我們同樣強烈地盼望著盡早弄清楚:黑洞究竟是不是真有其物?我們怎樣找到它?當然,關鍵是要找到它,哪怕一個也好。隻要找到了,它的存在就自然不成問題了。

黑洞之所以怪,是由於兩個原因:一是它驚人的巨大密度,二是我們看不見它。實際上,後者也正是前者造成的。

黑洞之黑,遠遠超過了世界上一切黑的東西,以致我們無論用可見光或其他任何一種電磁波,甚至髙能粒子,都無法直接地看到或探測到它。看來,尋找黑洞確是有點像捕風捉影、海中撈月了。

不過,事情畢竟還沒達到山窮水盡的地步。在一本名為《隱形人》的外國小說裏,主人公是一個隱形人,誰也無法看到他,然而他最後還是被警察找到了。原因就是,他在泥濘的地上走過時,會馬上踩上一個個的腳印,而且天氣寒冷時他不得不穿衣戴帽,而衣帽是無法隱去的。

我們完全可以用類似的方法來尋找黑洞。

第一個方法就是利用雙星係統。假定雙星中有一顆子星就是黑洞,我們將能看到什麼情景呢?首先,那顆能看得見的子星將沿一條波浪線一樣的軌道作規則的自行;其次,另一顆子星我們將完全看不見;再次,如果雙星的軌道平麵與我們的視線在同一於麵內,則當兩顆子星同我們恰好位於同一直線上時(看不見的那顆子星恰好在亮的子星和我們之間)我們將可以看到“星食”現象(類似日食那樣)。

如果我們觀測到了上述現象,我們就算找到了一個懷疑對象:亮星的那個神秘的旅伴可能是黑洞。

為什麼說“可能”?因為這顆子星還隻是目前看不見。它也可能是一顆白矮星,隻是亮度很小而已,待以後我們的儀器進一步改善了,有可能看得見。天狼伴星的發現過程就是如此,所以要最終確鑿無誤地判斷它就是黑洞,我們還必需從各個方麵取得充分的證據。

另一個方法是利用光線在引力場中的偏折。這種方法所依據的原理。1顆恒星,在我們觀看這顆星的視線上,假設有1個黑洞月,星恰好被黑洞遮住了,似乎我們便將看不見它了,然而這顆星的另外幾束光在經過黑洞附近時將被它的引力場(比太陽的引力場大許多倍)所彎曲,然後恰好會聚在我們這裏,而且亮度要加強。這種效應類似於一個凸透鏡,所以叫做引力透鏡效應。如果遇到這種情況,我們就可以說,在星星和我們的聯線上可能有一個黑洞。又是可能!當然隻能如此。因為如果是一顆很暗的白矮星,它的密度也非常大,也足以產生引力透鏡效應,所以我們稍不小心便會弄錯。

這種引力透鏡效應不僅可以用來尋找雙星中的那個黑洞,而且可用來尋找單個孤立的黑洞。

如果在一個星團的中央有一個質量很大的黑洞,也可以產生一種可觀測的效應,這種效應也可以幫助我們尋找黑洞。這時由於黑洞的引力場很強,以致會影響到星團中恒星的分布,黑洞周圍的恒星密度會增大,我們將看到越是靠近星團中央,亮度便越大。最近,已經在星係精確地觀測到這種效應,在它的中心可能有一個質量很大的黑洞。

此外,還可能有一種可供利用的效應。黑洞具有極強的引力場,在它的周圍如果存在星際物質,它便會像一個魔鬼似地把它們攝了去。這些物質在落人它的虎口的過程中將被加熱(由黑洞的引力能而來\從而向外發出電磁輻射(在一定階段,這些電磁輻射還來得及逃離黑洞的魔掌)。這些電磁輻射就會成為這些物質向我們發出的最後呼叫:“這裏有黑洞!”

在我們尋找黑洞的時候,總在提防白矮星魚目混珠。你可能會納悶:還有一個怪物——中子星的密度比白矮星更大,我們為什麼不提防它呢?理由是中子星有著明顯的特征:它周期性地以激光形式發射出脈衝式的電磁輻射,我們是很容易辨認出來的。當然,中子星的輻射的方向性極強。如果它的輻射不掃過地球,我們也接收不到。在這種情況下,它也可能魚目混珠。

何為黑洞

一顆中子星的質量可以達到多大呢?它的質量越大,向內的引力也越強。如果這種引力拉曳特別強的話,它難道不會把構成這顆中子星的那些中子壓得粉碎嗎?要不,就是中子能夠承受任何壓力?

1939年,美國物理學家奧本海默考慮了這個問題。他認為,中子並不能承受一切壓力。如果一個坍縮中的天體質量超過太陽質量的3.2倍,那麼它坍縮時就不僅會壓碎電子,而且還會壓碎中子。

不僅如此,在中子被壓碎後,就沒有任何東西能夠製止這個天坍縮得一無所有了。

如果一個質量和太陽一樣大的天體坍縮了,它的全部引力卻並沒有改變。如果你離這個坍縮中的質量非常遠,那麼在將縮繼續進行的過程中,你並不會注意到發生了任何變化。

然而,如果你設想自己站在這團質量的表麵上,那就是另一回事了。隨著坍縮的繼續進行,你將會離中心越來越近,因此你就會感受到越來越強大的重力拉曳。到了這團質量坍縮成白矮星的階段,你的體重將會超1016噸。當它達到中子星階段時,你就會重達150億噸。當這團質量坍縮到超過了中子星階段,並且收縮得越來越小時,你就會比150億噸更重,而且會越來越重,越來越重,越來越重。