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吞噬一切的黑洞 为什么连光都未能幸免

2017-01-11 14:47 [历史文化] 来源于:

吞噬一切的黑洞,为什么连光都未能幸免。黑洞其实只是一个名词,具体长什么样子大家也只是在图片上看过。黑洞之所以黑,是因为他吞噬一切,连光都不能幸免。但是黑洞到底是什么,为什么这么能吸?非专业人士请谨慎观看。吞噬一切的黑洞 为什么连光都未能幸免

 黑洞是什么?黑洞为什么会有吸引力?

 什么是黑洞?什么时候会形成黑洞吗?科学家能看到黑洞吗?什么是黑洞的“事件视界”?

吞噬一切的黑洞 为什么连光都未能幸免

 答:黑洞是根据广义相对论方程预测的理论上存在的实体。当一个质量足够大的恒星发生引力塌缩时,它的大部分或全部质量会在一个微小的空间内极度压缩,从而产生一个具有无限时空曲率的点(奇点),这就是黑洞。黑洞那巨大的时空曲率禁止任何事物从它的“事件视界”或黑洞的边界上逸出,甚至连光线也不能。

吞噬一切的黑洞 为什么连光都未能幸免

 黑洞是什么?黑洞为什么会有吸引力?

 虽然对黑洞效果的预测与观察值相符合,但从未有一个黑洞被人们所直接观测到。存在少数如磁层永恒折叠对象(MECOs)的,替代理论,来解释这些意见,避免其中大部分在中心的黑洞的时空奇点,但绝大多数物理学家认为,黑洞的解释是最有可能正在发生的物理表示。物理学上也有少数可以替代黑洞的理论,它们可以解释这些观察结果,同时又避免了黑洞中心时空奇点的出现,比如磁层永恒塌陷物体(MECOs)。但是绝大多数的物理学家都认为黑洞理论才是最有可能解释宇宙物理行为现象的理论。

吞噬一切的黑洞 为什么连光都未能幸免

 相对论之前的黑洞理论

 18世纪初,就有人提出大胆的设想:一个具有超大质量的物体,可能会把光吸进去。当时,牛顿光学是光的微粒论——把光当作粒子来处理。

 约翰·米歇尔于1784年发表过一篇论文。文中预测了一种半径为太阳500倍(但密度必须与太阳相同)的天体,其表面逸出速度将达到光速,因此这样一种天体是不为人所见的。然而在在20世纪初,当光的波动论突然出现的时候,人们对这种理论的兴趣便消失了。

 近代物理学很少涉及黑洞的理论实体,为使其与真正的黑洞区别开来,科学家将其称为“暗星”

吞噬一切的黑洞 为什么连光都未能幸免

 相对论产生的黑洞理论

 黑洞是什么?黑洞为什么会有吸引力?

 1916年,在爱因斯坦的广义相对论发表的几个月后,物理学家卡尔·史瓦西提出了求解爱因斯坦球形物体质量的方程式(称为史瓦西度量)......产生了意想不到的结果。

 这个方程式有一个不可思议的特点:某个特定的球体半径计算时会使此项分式的分母等于零,从而形成数学上的“溢出”。这个半径称为史瓦西半径,用符号rs表示,其表达式为:

 rs=2GM/c2

 G是引力常数,M是质量,c是光速。

 史瓦西的结论被证实是理解黑洞的关键,这本事就是一个奇怪的巧合,因此,人们把“史瓦西”翻译成“黑盾”。

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 黑洞的性质

 半径小于rs、总质量为M的球体就是黑洞。事件视界这个名称的出现即始于rs,因为以球体为中心的rs半径内,摆脱黑洞引力的逃逸速度为光速。黑洞通过其引力来吸引质量,但是,已经在黑洞内部的质量再不可能从黑洞中逃逸出来。

 黑洞往往根据物体或质量的“落入”来进行解释。

 黑洞是什么?黑洞为什么会有吸引力?

 Y对一个正在落入黑洞的X进行观测。

 X落入过程中,Y会发现X的钟表变慢,当X到达RS半径时,钟表保持静止不动,这意味着时间已经被冻结了。

 Y观测到的是从X射来的光的红移,在X到达rs半径时,这个红移达到了无穷大(因此X就变得不可见了——但由于某种原因我们仍然还可以看到它们的钟表。这是否就是理论物理学的魅力所在?)。

 X自身的感知会发生明显的变化。理论上,一旦X跨过了rs半径,它永远都不可能摆脱黑洞的重力。(连光也不能逃脱黑洞的事件视界。

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 对黑洞的推测

 黑洞是一个研究领域,吸引着喜欢挑战的理论家和实验者。今天,人们普遍认可了黑洞的存在,但其确切性质仍旧不明。有些人认为,落入黑洞内的物质可能会在宇宙的其他地方重新出现,就像在虫洞那样。

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