黑洞是什么意思,黑洞是什么形状,黑洞里面是什么(图)
本文摘要:黑洞是什么意思,黑洞是什么形状,黑洞里面是什么(图) 黑洞是什么意思 黑洞(Black hole)是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种超高密度天体,由于类似热力学上它是完全不反射光线的黑体,故名为黑洞。于1969年由美国物理学家约翰阿提惠勒命名。 黑洞是

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黑洞是什么意思

黑洞(Black hole)是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种超高密度天体,由于类似热力学上它是完全不反射光线的黑体,故名为黑洞。于1969年由美国物理学家约翰·阿提·惠勒命名。

“黑洞是时空曲率大到光都无法从其视界逃脱的天体。

黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而“死亡”后,发生引力坍缩产生的。黑洞的质量极其巨大,而体积却十分微小,它产生的引力场极为强劲,以至于任何物质和辐射在进入到黑洞的一个事件视界(临界点)内,便再无力逃脱,甚至目前已知的传播速度最快的光(电磁波)也逃逸不出。

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黑洞无法直接观测,但可以借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因高热而放出紫外线和X射线的“边缘讯息”,可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹取得位置以及质量。

2013年11月30日,两名中国科学家首次制造出可以吸收周围光线的人造电磁“黑洞”。这个黑洞可以在微波频率下工作,预计不久后它就能够吸收可见光,一种把太阳能转化为电能的全新方法可能因此产生。

2014年1月24日英国著名科学家斯蒂芬霍金教授再次以其与黑洞有关的理论震惊物理学界。他在发表的一篇论文中承认,黑洞是不存在的,不过“灰洞”的确存在 。该说法在学术界反响不一。

科学家最新研究理论显示,当黑洞死亡时可能会变成一个“白洞”,它并非像黑洞吞噬邻近所有物质,而是喷射出之前黑洞捕获的所有物质。

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黑洞到底是什么样子的?你可能想错了,其实并不黑

以人类的视角来看,黑洞绝对是一种奇葩的天体,通常它质量很大,体积又很小,但是引力又很大,在它的视界边缘,光都难以逃脱,那么黑洞到底是一个什么样子的东西呢?或者说它的形状是啥样呢?其实时至今日,还没有一个人实际看到过它视界之内的样子,包括全世界最权威的天文学家在内,对于黑洞的样子都是根据理论而推测来的。所以我们看到有关黑洞的图片或者视频,要么是一个黑幽幽的“洞”,要么是一个黑幽幽的“球”。

其实黑洞这个词很容易让人误解,以为就是一个黑幽幽的大洞。其实不是,天文学中的黑洞是一种天体,这个天体并不是一个大洞,而应该是一个球状天体,但是它却是一个无所不息的球状天体。那么科学家们为什么称它为“黑洞”呢?首先是因为这个东西既不会发光,也不会反光,比最黑的颜色还要黑,也比最黑的黑夜还要黑,这是因为光遇到它的时候会被吸进去,因为即便以光的速度在距离他太近的时候也会被吸引到它里面,所以宇宙中的黑洞是看不见的,我们只能通过它对周围的物质的影响来判断它的存在。而之所以称它为“洞”,也正是由于它只吸不吐的性质,就好像东西掉进洞里一样,所以黑洞这个名词是很形象的,但是却容易让人产生误解,以为它是一个黑色的洞。

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如上是人们对一般意义上的黑洞的理解,但其实我们在看黑洞的时候却不是这个样子的,通常情况下,它应该是一个略微发一点光的,并且两极有辐射的球体,这是由于黑洞的引力极大,它周围极远距离内的物质都会被它吸到它的附近,并在其引力下拉成碎片,甚至把原子都拉碎,造成黑洞附近的吸积盘,这一时刻是有能量放出的,而且会发出极强的光,科学家们观测到的宇宙中的类星体就是这个样子的,由于物质在宇宙中是广泛分布的,所以几乎所有黑洞周围都是有物质的,那么黑洞对他周围的物资也会有一种吸附作用,这一过程中黑洞的视界边缘之外就会发光,有一部分光并不会被黑洞吸入,所以从这个道理上讲,黑洞会或多或少的发一些光,完全不发光的黑洞反倒是极其少见的,甚至可以说是不存在的。

黑洞是宇宙中物质密度最高的天体,大型黑洞也是宇宙中质量最大的天体,关于黑洞的内部世界,可以称为另一个时空,因为时空相对外面是扭曲的,不少科学家认为黑洞之中会有一个奇点,那才是物质和能量汇聚的地方,但是假设进入黑洞内部,也不会看到这个奇点,因为它产生的光不可能向外发射。

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按宇宙中黑洞的形成机制来看,最小的黑洞大约要相当于太阳质量的30倍,不过也有可能有一些质量特别小的黑洞,但是根据霍金辐射理论来说,小黑洞一般很容易蒸发掉,它只有适度的且不断的吞噬物质才能保持它的形态,天文观测方面至今也没有发现质量比较小的黑洞,而个头巨大的类星体却发现了一些,因为类星体的中心都是一种大型黑洞,质量甚至能达到太阳的百亿倍以上,这也是宇宙间质量最大的天体,距今为止发现的最大的类星体是瑞士天文学家发现的一个质量达到太阳180亿倍的类星体中心黑洞,而我们银河系中心的黑洞则由太阳质量的400万倍。

黑洞里面是是什么样子?

进入黑洞后会是什么样子?

都21世纪了,这个现代社会不了解一下宇宙就很文盲啊,现在了解一下宇宙中最神奇的东西吧:黑洞!

黑洞是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种密度极大体积极小的天体。黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后,发生引力坍缩产生的。黑洞的引力很大,连光都无法逃脱。其实黑洞并不“黑”,只是无法直接观测,但可以借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到它对其他事物的影响。

理论详解如下:

黑洞是一个任何物质都无法逃逸的空间区域。光当然也不能逃逸出黑洞,所以黑洞就成了全黑的物体。当然,霍金用量子理论证明,黑洞其实还是可以蒸发的。

一、小球在一个巨大质量的天体表面上的运动

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假设小球在巨大质量的天体表面上抛。由牛顿万有引力计算得到,如果初速度u不大,小球最终会下落到天体表面。如果初速度达到7.9公里每秒(在地球表面),小球就掉不下来了,而成为绕着天体旋转的卫星。如果初速度超过11.2公里每秒(在地球表面,数值有没错?),小球就可以逃逸出天体,而飞入太空。这个逃逸条件用公式表示就是。

其中R是天体的半径。这个公式的实质是小球的动能比引力势能的绝对值还大,所以小球的总机械能为正,可以飞到无穷远。

二、把这个小球换成光波

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在一定半径以内(视界),光波也不能逃逸出来。光波的逃逸跟上面讲的小球的逃逸非常相似,同样受制于光速:

由于光速c是一定的,这个式子等价于

所以,只有在这个半径Rc之外,光波才能逃逸出来。这个半径就称为视界半径,视界之内就是黑洞。这是拉普拉斯在牛顿力学基础上所做的预言,它跟广义相对论的结论惊人地一致。

三、黑洞内奇特的光锥

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上图中白色区域(Schwarzschild度规),边界2GM就是上面讲的Rc(略去了c2)。其中,黄色区域的光锥是横向的。意思是空间轴相当于时间轴,而时间轴相当于空间轴。这有什么物理意义?这就看你如何理解时间和空间了。

设想一个粒子从外向黑洞入射,从左图可以看到,光线都不可能跨越视界,粒子更是不可能跨越视界。但这是个假象,因为这里时间t是无穷远处的时间。进一步的分析可知,从粒子自身所携带的固有时来看,粒子是可以进入黑洞的。(文/知识探索)