作业帮黑洞是怎么由来的?它的由来有什么好处与坏处?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/06/30 00:44:51
黑洞是怎么由来的?它的由来有什么好处与坏处?
黑洞是怎么由来的?它的由来有什么好处与坏处?
黑洞是怎么由来的?它的由来有什么好处与坏处?
黑洞是密度超大的星球,吸纳一切,光也逃不了.(现在有科学家分析,宇宙中不存在黑洞,这需要进一步的证明,但是我们在学术上可以存在不同的意见) 补注：在空间体积为无限小（可认为是0）而注入质量接近无限大的状况下,磁场无限强化的情况下黑洞真的还有实体存在吗? 或物质的最终结局不是化为能量而是成为无限的场? 发生在黑洞周围的有趣现象 在你阅读以下关于黑洞的复杂科学知识以前,先知道两个发生在黑洞周围的两个有趣现象.根据广义相对论,引力越强,时间越慢.引力越小,时间越快.我们的地球因为质量较小,从一个地方到另一个地方,引力变化不大,所以时间差距也不大.比如说,喜马拉雅山的顶部和山底只差几千亿之一秒.黑洞因为质量巨大,从一个地方到另一个地方,引力变化非常巨大,所以时间差距也巨大.如果喜马拉亚山处在黑洞周围,当一群登山运动员从山底出发,比如说他们所处的时间是2005年.当他们登顶后,他们发现山顶的时间是2000年. 另外一个有趣的现象是根据广义相对论,引力越强,时间越慢,物体的长度也缩小.假如银河系被一个黑洞所吸引,在被吸收的过程中,银河系会变成一个米粒大小的东西.银河系里的一切东西包括地球都按相同比例缩小.所以在地球上的人看来,银河系依旧是浩瀚无边.地球上的人依旧照常上班学习,跟他们在正常情况下一样.因为在他们看来,周围的人和物体和他们的大小比例关系不变.他们浑然不知这一切都发生一个米粒大的世界里. 旦因为黑洞周围引力巨大,任何物体都不能长时间待留.假如银河系被一个黑洞所吸引,地球上的人只有几秒的时间去体验第一个现象. 首先,对黑洞进行一下形象的说明: 黑洞有巨大的引力,连光都被它吸引而无法逃脱.黑洞中隐匿着巨大的引力场,这种引力大到任何东西,甚至连光,都难逃黑洞的手掌心.黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见,这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故.我们无法通过光的反射来观察它,只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞.虽然这么说,但黑洞还是有它的边界,既”事件视界”．据猜测,黑洞是死亡恒星的剩余物,是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的.另外,黑洞必须是一颗质量大于钱德拉塞卡极限的恒星演化到末期而形成的,质量小于钱德拉塞卡极限的恒星是无法形成黑洞的．（有关参考：《时间简史》——霍金·著） 再从物理学观点来解释一下: 黑洞其实也是个星球(类似星球),只不过它的密度非常非常大, 靠近它的物体都被它的引力所约束(就好像人在地球上没有飞走一样),不管用多大的速度都无法脱离.对于地球来说,以第二宇宙速度（11.2km/s）来飞行就可以逃离地球,但是对于黑洞来说,它的第二宇宙速度之大,竟然超越了光速,所以连光都跑不出来,于是射进去的光没有反射回来,我们的眼睛就看不到任何东西,只是黑色一片. 1783年剑桥的学监约翰*米歇尔曾在《伦敦皇家学会哲学学报》上发表一篇文章.他指出,一个质量足够大并足够紧致的恒星会有如此强大的引力墙,以至于连光线都不能逃逸——任何丛恒星表面发出的光,还没到达远处即被恒星的吸引力吸引回来.米歇尔暗示,可能存在这样大量的恒星,虽然由于它们发出的光不会到达我们这里.所以,我们不能看到它们,但我们仍然可以感到它们引力的吸引作用.这正是我们现在称为黑洞的物体.因为黑洞是不可见的,所以有人一直置疑,黑洞是否真的存在.如果真的存在,它们到底在哪里? 黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程；恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩,发生强力爆炸.当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星球.但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质.任何靠近它的物体都会被它吸进去,黑洞就变得像真空吸尘器一样 为了理解黑洞的动力学和理解它们是怎样使内部的所有事物逃不出边界,我们需要讨论广义相对论.广义相对论是爱因斯坦创建的引力学说,适用于行星、恒星,也适用于“黑洞”.爱因斯坦在1916年提出来的这一学说,说明空间和时间是怎样因大质量物体的存在而发生畸变.简言之,广义相对论说物质弯曲了空间,而空间的弯曲又反过来影响穿越空间的物体的运动. 让我们看一看爱因斯坦的模型是怎样工作的.首先,考虑时间（空间的三维是长、宽、高）是现实世界中的第四维（虽然难于在平常的三个方向之外再画出一个方向,但我们可以尽力去想象）.其次,考虑时空是一张巨大的绷紧了的体操表演用的弹簧床的床面. 爱因斯坦的学说认为质量使时空弯曲.我们不妨在弹簧床的床面上放一块大石头来说明这一情景：石头的重量使得绷紧了的床面稍微下沉了一些,虽然弹簧床面基本上仍旧是平整的,但其中央仍稍有下凹.如果在弹簧床中央放置更多的石块,则将产生更大的效果,使床面下沉得更多.事实上,石头越多,弹簧床面弯曲得越厉害. 同样的道理,宇宙中的大质量物体会使宇宙结构发生畸变.正如10块石头比1块石头使弹簧床面弯曲得更厉害一样,质量比太阳大得多的天体比等于或小于一个太阳质量的天体使空间弯曲得厉害地多. 如果一个网球在一张绷紧了的平坦的弹簧床上滚动,它将沿直线前进.反之,如果它经过一个下凹的地方 ,则它的路径呈弧形.同理,天体穿行时空的平坦区域时继续沿直线前进,而那些穿越弯曲区域的天体将沿弯曲的轨迹前进. 现在再来看看黑洞对于其周围的时空区域的影响.设想在弹簧床面上放置一块质量非常大的石头代表密度极大的黑洞.自然,石头将大大地影响床面,不仅会使其表面弯曲下陷,还可能使床面发生断裂.类似的情形同样可以宇宙出现,若宇宙中存在黑洞,则该处的宇宙结构将被撕裂.这种时空结构的破裂叫做时空的奇异性或奇点. 现在我们来看看为什么任何东西都不能从黑洞逃逸出去.正如一个滚过弹簧床面的网球,会掉进大石头形成的深洞一样,一个经过黑洞的物体也会被其引力陷阱所捕获.而且,若要挽救运气不佳的物体需要无穷大的能量. 我们已经说过,没有任何能进入黑洞而再逃离它的东西.但科学家认为黑洞会缓慢地释放其能量.著名的英国物理学家霍金在1974年证明黑洞有一个不为零的温度,有一个比其周围环境要高一些的温度.依照物理学原理,一切比其周围温度高的物体都要释放出热量,同样黑洞也不例外.一个黑洞会持续几百万万亿年散发能量,黑洞释放能量称为：“霍金辐射”.黑洞散尽所有能量就会消失.