图解：橡皮的张力压制气球膨胀&膨胀力跟气体之间的引力达到均衡

恒星，在某种程度上跟气球有点像，气球之所以能够保持稳定，因为它受到两种力的作用，一种是内部气压使气球膨胀，另一种则是气球外面的橡皮张力，橡皮的张力压制气球膨胀，两种力达到均匀，气球保持稳定。

恒星也受到两种力的作用，一种是气体间的引力，这些气体主要是氢气，大量的氢气相互吸引，从而塌缩成为恒星，伴随着塌缩，氢原子越来越密，它们之间相互碰撞的速度越来越大，温度也不断上升，温度上升到一定程度，氢原子之间的碰撞会发生核聚变反应，氢原子成为氦原子。

氢弹爆炸正是这个原理，氢弹比原子弹还要厉害，核聚变反应产生巨大的热量，这些热量使得组成恒星的气体温度升高产生膨胀，这种膨胀力跟气体之间的引力达到均衡，恒星就跟气球一样保持平衡稳定。

图解：膨胀力跟气体之间的引力达到均衡，恒星就跟气球一样保持平衡稳定

№：1当恒星的燃料耗尽，不再产生核聚变恒星会怎么样呢？

太阳系中的恒星太阳它的燃料还可以让它燃烧50多亿年，那50多亿年以后呢？

1928年，有个叫“钱德拉·塞卡”的印度学生，坐船去英国，到剑桥大学找导师学习天文学，旅途中“钱德拉·塞卡”考虑着太阳燃烧结束的问题，在这趟旅途中居然通过计算得出一条结论，比太阳大一倍半是恒星的临界点，比这个临界点小的恒星，例如太阳在燃烧结束后会开始收缩，直到缩成差不多几千千米半径大的密度很高的球，然后稳定下来，成为我们现在所称的白矮星或中子星。

比临界点大的恒星它们稳定不了，只能不断的缩下去，一个收缩的恒星，增长的引力场，对周围空间的效应，可以将想象的空间具体化为一张弹跳床，质量越重凹入处就越深。

图解：恒星质量决定恒星晚期的演化命运

“钱德拉·塞卡”在剑桥的导师叫“爱丁顿”，这也是一个科学伟人，曾经有记者采访“爱丁顿”半开玩笑的跟他提起世界上只有3个人懂广义相对论的说法。爱丁顿回答说：

是啊，我正在想那第3个人是谁。言下之意，这两个懂的，一个是爱因斯坦，一个是他自己。

“爱丁顿”不喜欢“钱德拉·塞卡”的结论，因为这个结论认为一些恒星会塌缩到无限密度，那这颗恒星会成为什么？“爱丁顿”觉得不可思议，“钱德拉·塞卡”很乖，竟然老师不喜欢他就放弃了这方面的研究。

但是很多年以后，1983年“钱德拉·塞卡”还是获得诺贝尔物理学奖，其中部分原因正是他对恒星收缩的研究，他计算的那个临界点以他的名字定义为“钱德拉塞卡极限”，这时候广义相对论显示了价值。

遇到质量大的物体时，光线是会弯曲的，如果恒星不断塌缩，密度越来越大，在恒星周围会形成一个非常大的引力场，恒星发出的光线受到这个引力场的作用会发生偏折，如果引力非常大，就不是偏折这么简单了，而是会被拉回去。

举例说明：

站在地上往天上扔石头，不管使多大的劲，石头总是会落回地面，它逃脱不了地球的引力。想让石头逃脱地球引力，它必须达到火箭的速度。

在密度非常大的恒星周围引力之大光都逃不掉，光是速度最快的，没什么东西比光运动速度更快了，如果光都逃不掉，也就意味着再没什么东西能从这颗恒星逃掉。

№2：一个物体要么发光，要么发射光，我们才能看到它，可是它那里发不出任何光线，我们还能观察到它吗？

不能。

但它又是一个有质量的，实实在在的物体，这样的物体只好叫它“黑洞”。

通过望远镜可以观测到无数发光的恒星，事实上宇宙的历史如此漫长，可能曾经有无数恒星烧光了它们的燃料而塌缩了，宇宙中黑洞的数量或许比可见的恒星数量要多得多。

黑洞不能发出光，怎么检测它们存在呢？

宇宙中常有两颗恒星，由于互相之间的引力，各自受对方的吸引，相互围绕着运动，如果只有一颗可见的恒星，绕着另外一个看不见的伴星运动，那么另外那个看不见的伴星有两种可能性：

可能性一:它是一颗不发光或看不见的恒星。

可能性二：黑洞。

把这两种可能性区分开来，就能找到宇宙中的黑洞。这种区分对科学家们来说已经不是多难的事情了。

图解：运动轨道

№3:膨胀与收缩

广义相对论帮助人们认识到黑洞的存在，广义相对论也准确预言了宇宙从一个点开始膨胀，然后不断冷却，按照广义相对论理论，宇宙必须从大爆炸开始，大爆炸的奇点必须是一个密度无限大时空被无限压缩的点，在黑洞中也必须存在同样一个点，密度无限大时空被无限压缩。

这两个点不一样，一个是膨胀起点，一个是收缩的始点，这两个点的相同之处是，在这个点内所有理论都失效了，最基础的数学也没用了，因为数学应付不了无穷大的数，数学家们把这个怪异的点称作“奇点”。

图解：恒星坍缩后最终演化成“奇点”

然而当一个理论预言出一个无法管理应付不了的“奇点”时，也意味着这个理论有问题，需要做一些修正，换一个比较绕但也很有意思的说法，广义相对论，因为它的正确遇到了它的错误，后来量子力学试图帮它一把，“奇点”很小，量子力学正式负责研究小尺度问题的，到目前为止离彻底解决，还差一点点。

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我是【黄姤】，95后，天体生物学/帐号创始人，曾经的行政管理员，【科普新星培训营】女学员，今日头条青云计划精选文章获奖者。创作有关（天体生物学领域.太空生物学领域.科学.科技.科研.科普）的文章，欢迎点赞.评论.转发.关注互相学习。

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