黑洞理论谁帮忙查下(具体点
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- 提问者网友:欺烟
- 2021-04-15 18:01
黑洞理论谁帮忙查下(具体点
最佳答案
- 五星知识达人网友:往事埋风中
- 2021-04-15 19:38
黑洞理论
虽然 Karl Schwarzschild 在 1916 年就发现了广义相对论中非旋转黑洞的解,但是一直到 1967 年它才由诺贝尔物理学奖得主 John Wheeler 定名为"黑洞"(black hole)。在此之前,理论学家称之为"陷缩星"(collapsar) 或一些其它并不贴切的名词。
黑洞是一个时空的黑暗区它是由具有极大质量的超巨星在塌陷时所造成的,恒星的核心在本身重量的影响下非常快速的收缩,并释放出强劲的暴发能量,如果核心物质大的使塌陷无限地继续下去,便产生了黑洞,在重力巨大的挤压下,所留下的物质有难以想象的高密度。由于黑洞的质量非常大,使得它们具有强大的重力场,这些力量大的连光线也无法逃出它的手掌心,这也就是为什么它要叫做黑洞的原因了,在它的边界内你看不到任何东西。的基本特征是有一个封闭的视界。这视界就是黑洞的边界,一切外来 的物质和辐射可以进入视界以内,但视界内任何物质都不能从里面跑来。
「黑洞」,顾名思义就是一个漆黑的洞。因其周围存在巨大的引力场引力过强,以至于连自己发出的光线都无法由其中逃脱而出。就连光线由外射入 ,也像射入无底洞。然而大质量塌缩的恒星是如何到达此情境的呢?试想一物体于一塌缩星的表面,随着恒星塌落而凝缩,不停的靠向中心,重力愈来愈强。(天体的重力离中心愈近愈大)而恒星愈收缩,要离开它的表面速度要求愈大。当恒星塌缩到到光速时,已几乎无任何物体可逃脱而出。(根据爱因斯坦相对论而言,光速是所有物体速度的极限,几乎没有任何物体的速度会超过光速。)而塌缩到光速都无法逃出时,任何物体都不可能再从黑洞中出来。当恒星塌缩到此一境界时,这时黑洞所呈现的半径就称为「史瓦西半径」。假设地球也做如此的塌缩,那此时地球的史瓦西半径就为一厘米宽。但恒星并非一定凝缩到此程度才形成不可逃脱的表面。质量愈大,其史瓦西半径内的物质密度愈小。如质量是太阳一亿倍的,缩到水的密度便达到史瓦西半径了。 ,换句话说, 当一颗质量相当大的星的核能耗尽后,没有辐射压力去抵抗重力,平衡态不再 存在,这星体将全面塌缩,成为中子星。若其质量仍大 于三个太阳质量时,那么连中子简并气体压力也不能平 衡重力,星体将断续塌缩至它的重力半径(rg)范围之内; 这时引力之大足以使一切粒子,包括光子,都被引回星体本身,不能外逸。这就形成黑洞。重力半径又称史瓦半径,它只与体的质量成正比。
黑洞的参数:
要了解一颗星体,我们需要很多参数,但当它塌缩成为 一个黑洞,任何物质都不能逃离它,因此我们是无法观 测到任何有关它的信息。根据研究,只有三个基本参数,质量、电苛和旋转,我们才能在远距离探测到,这 就是"洞没有毛发"定理理论上,黑洞可按积分成小、中和大三类,已有好些证据显示,中型黑洞是大星体在其生命终结时,星体内陷和坍塌后所留下的遗骸,而大型黑洞则存在于很多星系中,可能包括我们身处的星系。
黑洞与相对论:
在这里又谈到爱因斯坦的相对论。本来黑洞并非一定得由大质量的恒星演变而成, 只是一般星体不可能一下子缩到底。所以恒星演变成黑洞只有经由大质量塌缩这一途径。此结论已由相对论导出,至于黑洞与外界断绝关系,我们可以把其形状试想成细长瓶子状。进入瓶子的一切短程线,都只能按弧线落到其底部。因此形成禁锢的空间,任何物体都无法逃出。但这个禁锢空间对外界是开放的,只是进的去出不来而已,也就是它和外界相通只有单向性。这个禁锢空间的内外分界称为「事界」(Event horizen),也就是史瓦西半径的界面,过了这界线,外界就无从得知了。内部的人最远只能到达史瓦西半径界面,亦即事界是他们世界的端点。而史瓦西界面是由史瓦西首先依据相对论所求出的解,后人便称之为史瓦西黑洞。然而其实事界的概念已先于爱因斯坦早存在,但他创见性的两点在于时空弯曲以及光速是一切物体运动的极限。
在黑洞附近,光线(包括宇宙所有其他物质)能否逃离的分水岭称为事件穹界。为甚么叫事件穹界呢?原因很简单,由于在事件穹界之内的一切皆不能逃离,所以在这个界限以内发生的一切,将永远不能为人所知,事件穹界便是事件能为人所探知的极限。对于一个史瓦西黑洞﹐即一个并不自转和不带电的黑洞﹐事件穹界的半径称为史瓦西半径(RS),数值的大小只取决于黑洞的质量。
R S = 2 G M / c 2
公式中的M是黑洞的质量,G是引力常数,c是光速。太阳质量的黑洞的史瓦西半径约为3公里。在史瓦西半径以内的范围,被定义为黑洞所占有的空间。
黑洞的界限
当一个黑洞形成后,所有物质都会向中心场缩成高一个非常细小的质点,称为奇点 ,黑洞的表面层称为"事件穹界"。而这表面层和中心奇点的距离就是史瓦半径。任何物质要从黑洞的史瓦半径跑到外面去,它的逃离速度 便要大于光速。但根据狭义相对论,光速是速度的极限,因此,一切物质到了事件穹界便扯向中心的奇点[注解1],永不能逃出来。
怎样探索黑洞
由于黑洞不能发出光线,体积又非常细小,所以是不可能用天文望远镜规测得到的。但根据理论, 如果一对双星中的伴星是黑洞,那么主星的物质被吸引向黑洞而形成一个吸积环。由于吸积环的物质互相摩擦而引起高温,因而辐射X光线。于是黑洞搜索者就将重点于X射线密近双星上。 按照恒星演化理论,黑洞是恒星演化的最后阶段,即是「死亡」了的恒星。由于黑洞不会放射出物质或辐射,我们便不能直接观察到黑洞。但是黑洞可以与邻近的恒星构成双星系统,从地球上看来,那可见的恒星 (伴星) 便好像是与一个看不见的天体不停地大跳华尔兹 ,从它的蹒跚运动的程度可推算出那看不见天体的质量,如果那天体的质量非常庞大,便很有可能是一个黑洞。此外,黑洞的巨大引力使
伴星的气体物质以螺旋轨道冲进黑洞,由于被急速压缩,物质的温度变得很高,从而产生Χ射线和射线,在地球上观察这些射线,便可找到黑洞存在的证据。
[注解1]:我们称黑洞中心为奇点,很多人以为奇点是一个半径等于零但密度无限大的地方。其实,比较正确的说法是我们根本不知道那里是甚么一回事,因为我们所知的一切物理定律根本不适用于情况如此极端的地方。
虽然 Karl Schwarzschild 在 1916 年就发现了广义相对论中非旋转黑洞的解,但是一直到 1967 年它才由诺贝尔物理学奖得主 John Wheeler 定名为"黑洞"(black hole)。在此之前,理论学家称之为"陷缩星"(collapsar) 或一些其它并不贴切的名词。
黑洞是一个时空的黑暗区它是由具有极大质量的超巨星在塌陷时所造成的,恒星的核心在本身重量的影响下非常快速的收缩,并释放出强劲的暴发能量,如果核心物质大的使塌陷无限地继续下去,便产生了黑洞,在重力巨大的挤压下,所留下的物质有难以想象的高密度。由于黑洞的质量非常大,使得它们具有强大的重力场,这些力量大的连光线也无法逃出它的手掌心,这也就是为什么它要叫做黑洞的原因了,在它的边界内你看不到任何东西。的基本特征是有一个封闭的视界。这视界就是黑洞的边界,一切外来 的物质和辐射可以进入视界以内,但视界内任何物质都不能从里面跑来。
「黑洞」,顾名思义就是一个漆黑的洞。因其周围存在巨大的引力场引力过强,以至于连自己发出的光线都无法由其中逃脱而出。就连光线由外射入 ,也像射入无底洞。然而大质量塌缩的恒星是如何到达此情境的呢?试想一物体于一塌缩星的表面,随着恒星塌落而凝缩,不停的靠向中心,重力愈来愈强。(天体的重力离中心愈近愈大)而恒星愈收缩,要离开它的表面速度要求愈大。当恒星塌缩到到光速时,已几乎无任何物体可逃脱而出。(根据爱因斯坦相对论而言,光速是所有物体速度的极限,几乎没有任何物体的速度会超过光速。)而塌缩到光速都无法逃出时,任何物体都不可能再从黑洞中出来。当恒星塌缩到此一境界时,这时黑洞所呈现的半径就称为「史瓦西半径」。假设地球也做如此的塌缩,那此时地球的史瓦西半径就为一厘米宽。但恒星并非一定凝缩到此程度才形成不可逃脱的表面。质量愈大,其史瓦西半径内的物质密度愈小。如质量是太阳一亿倍的,缩到水的密度便达到史瓦西半径了。 ,换句话说, 当一颗质量相当大的星的核能耗尽后,没有辐射压力去抵抗重力,平衡态不再 存在,这星体将全面塌缩,成为中子星。若其质量仍大 于三个太阳质量时,那么连中子简并气体压力也不能平 衡重力,星体将断续塌缩至它的重力半径(rg)范围之内; 这时引力之大足以使一切粒子,包括光子,都被引回星体本身,不能外逸。这就形成黑洞。重力半径又称史瓦半径,它只与体的质量成正比。
黑洞的参数:
要了解一颗星体,我们需要很多参数,但当它塌缩成为 一个黑洞,任何物质都不能逃离它,因此我们是无法观 测到任何有关它的信息。根据研究,只有三个基本参数,质量、电苛和旋转,我们才能在远距离探测到,这 就是"洞没有毛发"定理理论上,黑洞可按积分成小、中和大三类,已有好些证据显示,中型黑洞是大星体在其生命终结时,星体内陷和坍塌后所留下的遗骸,而大型黑洞则存在于很多星系中,可能包括我们身处的星系。
黑洞与相对论:
在这里又谈到爱因斯坦的相对论。本来黑洞并非一定得由大质量的恒星演变而成, 只是一般星体不可能一下子缩到底。所以恒星演变成黑洞只有经由大质量塌缩这一途径。此结论已由相对论导出,至于黑洞与外界断绝关系,我们可以把其形状试想成细长瓶子状。进入瓶子的一切短程线,都只能按弧线落到其底部。因此形成禁锢的空间,任何物体都无法逃出。但这个禁锢空间对外界是开放的,只是进的去出不来而已,也就是它和外界相通只有单向性。这个禁锢空间的内外分界称为「事界」(Event horizen),也就是史瓦西半径的界面,过了这界线,外界就无从得知了。内部的人最远只能到达史瓦西半径界面,亦即事界是他们世界的端点。而史瓦西界面是由史瓦西首先依据相对论所求出的解,后人便称之为史瓦西黑洞。然而其实事界的概念已先于爱因斯坦早存在,但他创见性的两点在于时空弯曲以及光速是一切物体运动的极限。
在黑洞附近,光线(包括宇宙所有其他物质)能否逃离的分水岭称为事件穹界。为甚么叫事件穹界呢?原因很简单,由于在事件穹界之内的一切皆不能逃离,所以在这个界限以内发生的一切,将永远不能为人所知,事件穹界便是事件能为人所探知的极限。对于一个史瓦西黑洞﹐即一个并不自转和不带电的黑洞﹐事件穹界的半径称为史瓦西半径(RS),数值的大小只取决于黑洞的质量。
R S = 2 G M / c 2
公式中的M是黑洞的质量,G是引力常数,c是光速。太阳质量的黑洞的史瓦西半径约为3公里。在史瓦西半径以内的范围,被定义为黑洞所占有的空间。
黑洞的界限
当一个黑洞形成后,所有物质都会向中心场缩成高一个非常细小的质点,称为奇点 ,黑洞的表面层称为"事件穹界"。而这表面层和中心奇点的距离就是史瓦半径。任何物质要从黑洞的史瓦半径跑到外面去,它的逃离速度 便要大于光速。但根据狭义相对论,光速是速度的极限,因此,一切物质到了事件穹界便扯向中心的奇点[注解1],永不能逃出来。
怎样探索黑洞
由于黑洞不能发出光线,体积又非常细小,所以是不可能用天文望远镜规测得到的。但根据理论, 如果一对双星中的伴星是黑洞,那么主星的物质被吸引向黑洞而形成一个吸积环。由于吸积环的物质互相摩擦而引起高温,因而辐射X光线。于是黑洞搜索者就将重点于X射线密近双星上。 按照恒星演化理论,黑洞是恒星演化的最后阶段,即是「死亡」了的恒星。由于黑洞不会放射出物质或辐射,我们便不能直接观察到黑洞。但是黑洞可以与邻近的恒星构成双星系统,从地球上看来,那可见的恒星 (伴星) 便好像是与一个看不见的天体不停地大跳华尔兹 ,从它的蹒跚运动的程度可推算出那看不见天体的质量,如果那天体的质量非常庞大,便很有可能是一个黑洞。此外,黑洞的巨大引力使
伴星的气体物质以螺旋轨道冲进黑洞,由于被急速压缩,物质的温度变得很高,从而产生Χ射线和射线,在地球上观察这些射线,便可找到黑洞存在的证据。
[注解1]:我们称黑洞中心为奇点,很多人以为奇点是一个半径等于零但密度无限大的地方。其实,比较正确的说法是我们根本不知道那里是甚么一回事,因为我们所知的一切物理定律根本不适用于情况如此极端的地方。
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