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宇宙太空天文黑洞都来讨论下。

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解决时间 2021-11-20 05:34
宇宙太空天文黑洞都来讨论下。
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其实关键在于引力本身到底是什么概念了。在某一个理论下去看待引力作用是不全面的。科学的发展也给我们带来了不同视野。黑洞不单单是一个天体,它更是引力这样一个宇宙基本力的极端体现。那么我们首先要知道什么是引力。
牛顿力学,力是力,质量是质量。我们永远是区分来看的。
量子论里,力的产成是规范玻色子在物体间的交换。
广义相对论里,爱因斯坦强调引力是空间与质量间相互联系的基本特征,而并非是一种传统意义上的力。
弦理论里,引力是跨越11加1维度空间的神奇般的存在,而构成它的基础物质是一个个类似丝线构成的细小圆环。我们的空间如同一层薄纸,构成电磁力的基础物质也是一条细线,但它的两段是固定在我们空间这层薄纸上的。

传统物理概念下用力来解释黑洞,貌似是光不能逃脱黑洞的引力,因此黑洞呈现黑色。对于大众这是最容易理解的一种解释方法。但具备一定的物理知识的人清楚,实际上没有那么简单。
引力的很多特性跟宇宙四个基本力中的其他三个原力 强相互作用 , 电磁相互作用,弱相互作用 完全不搭,比如引力的无限作用范围,引力无法被阻挡,引力没有其对立面也就是反引力,引力作用的传送速度是即时的 这意味这引力子的传送速度超越了光速,这些都违背侠义相对论的定义,无法用侠义相对论去概括。(狭义相对论多少是牛顿定义在全宇宙范围内的延伸)

在这个前提下爱因斯坦提出了广义相对论,把引力总结为质量与空间相互关系的一种特征,并非传统意义上的力,只是它给我们的感觉类似力而已。将质量,引力和空间扭曲相互联系起来,完美的解释了引力的存在。在这里黑洞无非是极端物质密度构成的空间漩涡,离近它的物质就如同掉进大海漩涡的小船。 即便你移动速度再快,也没有空间下陷的速度快。
任何质量都会造成空间的扭曲因为这是它本身的特性,而黑洞是理论上存在的极值。 当年并没有人相信黑洞真的存在,它被后人观察到并证实了。 其实相对黑洞还有理论上的另一极端--白洞。 光和物质会从里面涌出,正好跟黑洞相反。 不过到现在都没观察到。最初人们发现类星体,以为是白洞。其实它们是星系中间巨大的活性黑洞,因为吞噬大量的物质才会发出强大的光芒。这些光是围绕在黑洞作用范围圈外产生的。陷入黑洞内的光,依然无法传送到我们这里。

爱因斯坦毕生都想将广义和侠义相对论融为一体,创造theory of everthing. 万有理论,但他没有成功。而现在最有可能完成爱因斯坦遗愿便是弦理论。弦理论还没有被试验论证,所以它并不被学术界所有人公认为物理理论,而是哲学理论。 没有被试验论证的物理便是哲学。弦理论的难度在于它的计算太过复杂,而超越3加1维度的世界观,很难以常人的思维去理解。在三维空间下的论证试验就更难实现了。

量子论以一个无限小的点作为最小的物质形态,任何作用力的显像都基于这种形态的基础物质相互间的传送。比如规范玻色子便是这样的物质,引力子是其中之一。 量子论里存在的所有物质, 弦理论也认同。区别在于构成世界万物的基础物质是无限细小的线而不是点。 点的0维度上升到了线的1维度。 这种看似简单变化导致我们所有运动方式的计算需要在一个11+1的维度里进行。 11是空间维度+1是时间。换句话说,我们能观察到的3加1维度的宇宙只是真正宇宙的冰山一角而已。这也给平行宇宙提供了一个理论基础。不过平行宇宙在量子力学里就有提到。

按道理引力作用应该是一个很强的力,但在四种原力中它却是最弱的。弦理论如何去解释引力? 在弦理论下,引力作用是跨越11加1个维度的,所以在我们的3维世界里,它显像就很小了。而其它的三个相互作用局限在我们所能感应的三维空间里的,无法穿透到更高维度去。
在弦理论的框架下,黑洞这样一个空间塌陷的漩涡,是不是一个穿越到其他平行宇宙的隧道,这就无从得知了。但一点或许是可以想象的,就是引力是我们和更高维度空间或者其它平行三维空间发成相互作用的唯一途经。
全部回答
恒星的时空扭曲改变了光线的路径,使之和原先没有恒星情况下的路径不一样。光在恒星表面附近稍微向内偏折,在日食时观察远处恒星发出的光线,可以看到这种偏折现象。当该恒星向内坍塌时,其质量导致的时空扭曲变得很强,光线向内偏折得也更强,从而使得光线从恒星逃逸变得更为困难。对于在远处的观察者而言,光线变得更黯淡更红。最后,当这恒星收缩到某一临界半径(史瓦西半径)时,其质量导致时空扭曲变得如此之强,使得光向内偏折得也如此之强,以至于光线再也逃逸不出去 。这样,如果光都逃逸不出来,其他东西更不可能逃逸,都会被拉回去。也就是说,存在一个事件的集合或时空区域,光或任何东西都不可能从该区域逃逸而到达远处的观察者,这样的区域称作黑洞。将其边界称作事件视界,它和刚好不能从黑洞逃逸的光线的轨迹相重合.
楼主,黑洞的引力的强大是在距离上体现的,例如说,一个原子大小,拥有地球质量的黑洞,其引力在半米开外,甚至十厘米,一厘米处都无法感受到。当物质和黑洞的距离达到临界值时(接近无限小),任何物质都会被“意大利面化”,被吸进去。如上所述,黑洞其实也并不是几何点,例如银河系中间的巨型黑洞,其半径约为44880KM。
所以,黑洞引力的强大取决于大小和距离。一个直径大于半光年(2分之一的十的13次方)的黑洞,才会在250光年外把地球拉离太阳,光线也是,这种黑洞在距离小于一定值时,其引力(空间扭曲度,严格来说不算盈利)才会影响光,使其无法逃离,这时的引力大于无穷大。
PS:事件视界(event horizon),也叫事象地平面,是一种时空的曲隔界线,指的是在事件视界以外的观察者无法利用任何物理方法获得事件视界以内的任何事件的信息,或者受到事件视界以内事件的影响。因为即使速度快如光也无法出脱事件视界的范围,因此又演绎出“视界”的译词,作为外界观察者可看见范围的界线;从这点,事件视界所包住的时空对外界的观察者而言看起来是黑的,而出现了“黑洞”这名称。
那是因为什么? 引力就是时空纤维的弯曲,黑洞视界以内的时空曲率大到光线无法逃逸。
  1. 根据玄理论的解释,质量会引起空间的弯曲,相同质量体积越小的物体引起的空间弯曲会无限大,即时空曲率无限大。这时,黑洞就会掉进自身制造的,洞,里无法逃脱,如果有光线进入,也无法逃脱。

问题中已经写了“黑洞-引力的奇迹”,最初预测黑洞的存在就是根据恒星发展历程,超大质量恒星坍缩后引力形成的逃逸速度超出光速来预言黑洞的。是否考虑广义相对论,只是把原因从引力转为物质质量,从引力导致的逃逸速度转为质量导致的时空弯曲,本质上来说引力是物质存在而导致时空弯曲体现的一种现象,只要越过视界,光线就无法逃脱。问题中关键不是最后一句话,而是前提“黑洞的引力没有那么强大”,如果在牛顿力学的框架中说引力,那么光线就是因为黑洞的引力无法逃脱。
大质量恒星因过度收缩,引力增大,使其表面逃逸速度达到甚至超过光速,以至于内外部光线和一切物质都无法脱离,因此被称为黑洞。----这是黑洞的牛顿力学解释。
由质量造成的时空弯曲是如此强烈,以至于时空几何收缩并在一定范围内自我封闭,处于该封闭时空以内的光线和一切物质只能在此时空内运行而无法脱离。----这是黑洞的广义相对论解释。

两种解释都没有错,只是看待问题的角度不同,在牛顿力学解释中,没有时空的弯曲和变形。而在广义相对论解释中,没有引力,有的只是时空的弯曲。如此而已。
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