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認識黑洞

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蔡駿｜清華大學天文研究所助理教授

黑洞是個耳熟能詳的天文話題，但科學家至今尚未真正觀測到黑洞，但藉由太空望遠鏡觀測與引力波測量，已逐漸有證據可證實黑洞的確存在，未來還可能進一步發現可作為時光機器的「蟲洞」，解開太空之謎。當一顆質量相當大的星體之核能耗盡後，沒有輻射壓力去抵抗重力，平衡狀態不再存在，將使這個星體全面塌縮成為中子星，若質量仍大於三個太陽質量時，會連中子簡併氣體壓力，也無法平衡重力，星體將繼續塌縮到它的重力半徑範圍內，這時的引力會大到足以讓包括光子在內的一切粒子，都被引回星體本身，而跑不出來，也就形成「黑洞」。當黑洞形成後，所有物質都會向中心場塌縮成一個非常細小的質點，稱為「奇異點」，任何物質要從「奇異點」跑出黑洞，逃離的速度必須大於光速，但根據狹義相對論，光速是速度的極限；換言之，所有物質被吸入「奇異點」後，就永遠都逃不出來。

科幻小說家常在小說裡描寫蟲洞，認為可以穿越時空，根據理論是可能的，若能做出一個穩定的蟲洞，就可做出跨越時空的時光機器；但若真的做出這個時光機器，歷史學家辛苦幾十年的研究心血，可能會被頑皮的物理學家一瞬間改寫，而氣得找物理學家打架。

本演講錄影蒙公共電視臺謝啟明導播概允提供，謹此致謝。

黑洞(19) 重力(31)

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