一架望遠鏡能帶你到哪里？400年前，伽利略發明了第一架望遠鏡，並且帶他來到了月球並發現了環形山，之後又發現了土星有光環、木星有衛星、金星有相位，還在太陽上發現了黑子。今天為了紀念伽利略望遠鏡的發明，也作為國際天文年的一部分，NASA已經動用了所有的大天文臺，通過網路把銀河系的中心展現在你的面前。

在上面的影像裏，能看到更為詳細的特徵以及更豐富的色彩，這是由哈勃太空望遠鏡在可見光下、斯皮策太空望遠鏡在紅外光線下、以及錢德拉X射線望遠鏡在X射線下拍攝影像合成而得。影像中可以看到巨大的恒星場，緻密的恒星團，長長的燈絲狀氣體與塵埃，廣闊的超新星遺跡，以及類似我們銀河系中央黑洞的高能環境。許多這些特徵被標注在補充的影像裏。當然，望遠鏡的放大率以及聚光能力創造了這張影像，如果人類能到達那裏的話。為了實現這個目標，實際上需要火箭的説明。

我們現在觀察到的宇宙，其邊界大約有100多億光年。它由眾多的星系所組成。地球是太陽系的一顆有生命的普通行星，而太陽是銀河系中一顆普通恒星。恒星、行星、慧星、星系等是在宇宙大爆炸後0.01秒，宇宙的溫度大約為1000億度，物質存在的主要形式是電子、光子、中微子，以後，物質迅速擴散，溫度迅速降低。大爆炸後1秒鐘，下降到100億度。大爆炸後14秒，溫度約30億度。35秒後，為3億度，化學元素開始形成。溫度不斷下降，原子不斷形成。宇宙間彌漫著氣體雲。他們在引力的作用下，形成恒星系統，恒星系統又經過漫長的演化，成為今天的宇宙。

太陽系中共有九大行星：水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 冥王星（目前只有極少數科學家同意開除它，降為矮行星）。除水星和金星外，其他行星都有衛星繞其運轉，地球有一個衛星  月球，土星的衛星最多，已確認的有26顆。行星 小行星 彗星和流星體都圍繞中心天體太陽運轉，構成太陽系。

太陽占太陽系總品質的99.86％，其直徑約140萬千米，最大的行星木星的直徑約14萬千米。太陽系的大小約120億千米（以冥王星作邊界）。有證據表明，太陽系外也存在其他行星系統。2500億顆類似太陽的恒星和星際物質構成更巨大的天體系統——銀河系。銀河系中大部分恒星和星際物質集中在一個扁球狀的空間內，從側面看很像一個“鐵餅”，正面看去則呈旋渦狀。

銀河系的直徑約10萬光年，太陽位於銀河系的一個旋臂中，距銀心約3萬光年。銀河系外還有許多類似的天體系統，稱為銀河外星系，常簡稱星系。現已觀測到大約有10億個。星系也聚集成大大小小的集團，叫星系團。平均而言，每個星系團約有百餘個星系，直徑達上千萬光年。現已發現上萬個星系團。包括銀河系在內約40個星系構成的一個小星系團叫本星系群。

若干星系團集聚在一起構成更大、更高一層次的天體系統叫超星系團。超星系團往往具有扁長的外形，其長徑可達數億光年。通常超星系團內只含有幾個星系團，只有少數超星系團擁有幾十個星系團。本星系群和其附近的約50個星系團構成的超星系團叫做本超星系團。目前天文觀測範圍已經擴展到200億光年的廣闊空間，它稱為總星系。

星系按形態可分為橢圓星系、旋渦星系、棒旋星系、透鏡星系和不規則星系等類型。60年代又發現許多正在經歷著爆炸過程或正在拋射巨量物質的河外天體，統稱為活動星系，其中包括各種射電星系、塞佛特星系、N型星系、馬卡良星系、蠍虎座BL型天體，以及類星體等等。許多星系核有規模巨大的活動：速度達幾千千米／秒的氣流，總能量達10 55 焦耳的能量輸出，規模巨大的物質和粒子拋射，強烈的光變等等。在宇宙中有種種極端物理狀態：超高溫、超高壓、超高密、超真空、超強磁場、超高速運動、超高速自轉、超大尺度時間和空間、超流、超導等。為我們認識客觀物質世界提供了理想的實驗環境。

黑洞其實也是個星球(類似星球),只不過它的密度非常非常大, 靠近它的物體都被它的引力所約束(就好像人在地球上沒有飛走一樣),不管用多大的速度都無法脫離。對於地球來說，以第二宇宙速度（11.2km/s）來飛行就可以逃離地球，但是對於黑洞來說，它的第三宇宙速度之大，竟然超越了光速，所以連光都跑不出來，於是射進去的光沒有反射回來，我們的眼睛就看不到任何東西，只是黑色一片。因為黑洞是不可見的，所以有人一直置疑，黑洞是否真的存在。如果真的存在，它們到底在哪里？

黑洞的產生過程類似於中子星的產生過程；恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收縮，發生強力爆炸。當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程立即停止，被壓縮成一個密實的星球。但在黑洞情況下，由於恒星核心的品質大到使收縮過程無休止地進行下去，中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末，剩下來的是一個密度高到難以想像的物質。任何靠近它的物體都會被它吸進去，黑洞就變得像真空吸塵器一樣。

         

沒有任何能進入黑洞而再逃離它的東西。但科學家認為黑洞會緩慢地釋放其能量。著名的英國物理學家霍金在1974年證明黑洞有一個不為零的溫度，有一個比其周圍環境要高一些的溫度。依照物理學原理，一切比其周圍溫度高的物體都要釋放出熱量，同樣黑洞也不例外。一個黑洞會持續幾百萬萬億年散發能量，黑洞釋放能量稱為：霍金輻射。黑洞散盡所有能量就會消失。

處於時間與空間之間的黑洞，使時間放慢腳步，使空間變得有彈性，同時吞進所有經過它的一切。1969年，美國物理學家約翰 阿提 惠勒將這種貪得無厭的空間命名為“黑洞”。

我們都知道因為黑洞不能反射光，所以看不見。在我們的腦海中黑洞可能是遙遠而又漆黑的。但英國著名物理學家霍金認為黑洞並不如大多數人想像中那樣黑。通過科學家的觀測，黑洞周圍存在輻射，而且很可能來自於黑洞，也就是說，黑洞可能並沒有想像中那樣黑。

霍金指出黑洞的放射性物質來源是一種實粒子，這些粒子在太空中成對產生，不遵從通常的物理定律。而且這些粒子發生碰撞後，有的就會消失在茫茫太空中。一般說來，可能直到這些粒子消失時，我們都未曾有機會看到它們。

“黑洞”很容易讓人望文生義地想像成一個“大黑窟窿”，其實不然。所謂“黑洞”，就是這樣一種天體：它的引力場是如此之強，就連光也不能逃脫出來。事實上，黑洞爆炸後，釋放的能量非常大，很有可能對身體是有害的。而且，能量釋放的時間也非常長，有的會超過100億至200億年，比我們宇宙的歷史還長，而徹底散盡能量則需要數萬億年的時間。

                    

黑洞有“隱身術”，人們無法直接觀察到它，連科學家都只能對它內部結構提出各種猜想。那麼，黑洞是怎麼把自己隱藏起來的呢？答案就是——彎曲的空間。我們都知道，光是沿直線傳播的。這是一個最基本的常識。可是根據廣義相對論，空間會在引力場作用下彎曲。這時候，光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播，但走的已經不是直線，而是曲線。形象地講，好像光本來是要走直線的，只不過強大的引力把它拉得偏離了原來的方向。

黑洞通常是因為它們聚攏周圍的氣體產生輻射而被發現的，這一過程被稱為吸積。高溫氣體輻射熱能的效率會嚴重影響吸積流的幾何與動力學特性。目前觀測到了輻射效率較高的薄盤以及輻射效率較低的厚盤。當吸積氣體接近中央黑洞時，它們產生的輻射對黑洞的自轉以及視界的存在極為敏感。對吸積黑洞光度和光譜的分析為旋轉黑洞和視界的存在提供了強有力的證據。數值類比也顯示吸積黑洞經常出現相對論噴流也部分是由黑洞的自轉所驅動的。

黑洞會發出耀眼的光芒，體積會縮小，甚至會爆炸。當英國物理學家史迪芬·霍金於1974年做此語言時，整個科學界為之震動。黑洞曾被認為是宇宙最終的沉澱所：沒有什麼可以逃出黑洞，它們吞噬了氣體和星體，品質增大，因而洞的體積只會增大，霍金的理論是受靈感支配的思維的飛躍，他結合了廣義相對論和量子理論。他發現黑洞周圍的引力場釋放出能量，同時消耗黑洞的能量和品質，這種“霍金輻射”對大多數黑洞來說可以忽略不計，而小黑洞則以極高的速度輻射能量，直到黑洞的爆炸。

所有的黑洞都會蒸發，只不過大的黑洞沸騰得較慢，它們的輻射非常微弱，因此另人難以覺察。但是隨著黑洞逐漸變小，這個過程會加速，以至最終失控。黑洞委瑣時，引力並也會變陡，產生更多的逃逸粒子，從黑洞中掠奪的能量和品質也就越多。黑洞委瑣的越來越快，促使蒸發的速度變得越來越快，周圍的光環變得更亮、更熱，當溫度達到10^15℃時，黑洞就會在爆炸中毀滅。

                            銀河系中央存在一個巨大的黑洞