黑洞里面是什么样子要用最新的天文知识回答

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黑洞里面是什么样子
要用最新的天文知识回答

黑洞里面是什么样子要用最新的天文知识回答
1916年广义相对论出现不久,卡尔.史瓦西（karl schwarzchild）就求出了用以描述时空的爱因斯坦方程的一个十分有用的解.该解作为时空的一种可能的形状,可以用来描述一个球对称的、不带电、无自旋的物体（可能也可用于近似描述如地球和太阳等缓慢自旋的物体）之外的引力场.其原理就和当你想研究地表之外的牛顿引力而将地球视为质点一样.
这个解很象一个“公制”.它和将毕达哥拉斯公式加以归纳以给出平面上线段长度一样,此“公制”可以作为获取时空中曲线段“长度”的公式.物体沿时间（“时间的坐标轴”）运动的曲线的长度如果用此公式计算,就恰是该运动物体所经历的时间.公式的最终形式取决于你选择用来描述事物的坐标系.公式可以因坐标不同而变形,但象时空弯曲这样的物理量却不会受影响.史瓦西用坐标的术语表述了它的“公制”概念：在距离物体很远的地方,近似于一个带有一条用以表示时间的附加t轴的球坐标,另一个坐标r用作该处的球坐标半径；而更远的地方,它只给出物体的距离.
然而当球坐标很小的时候,这个解开始变得奇怪起来.在r=0的中心处有一个“奇点”,那里的时空弯曲是无限的；围绕该点的区域内,球坐标的负方向实际成为时间（而非空间）的方向.任何处于这个范围内的事物,包括光,都会为潮汐力扯碎并被强迫坠向奇点.这个区域被一个史瓦西坐标消失的面与宇宙的其他部分分离开来.当然该处的时空弯曲没有任何问题（这个球面半径被称作史瓦西半径,稍后就会发现史瓦西坐标并未消失.它是一个人为的坐标,这个问题有点象定义北极点的经度时所遇到的问题.史瓦西半径的物理意义不在于该处的坐标问题,而在于其内的方向变为时间方向这一事实）.
当时的人们并未为此担心,因为所有已知的物体的密度都达不到使这个内部区域扩大到物体之外的程度,即对于所有已知情况,史瓦西解的这个奇怪部分都不适用.阿瑟.斯坦雷.爱丁顿（arthur stanley eddington）曾考虑过一颗死亡的恒星坍塌后可能达到这个密度,但从审美的角度出发不太愉快地将其抛弃了,并人为应该有新的理论补充进来.1939年欧文海默（oppenheimer）和施内德（snyder）最终严肃地提出比太阳质量稍大几倍的恒星在其声明的末期可能会坍缩到这种状态.
一旦一颗恒星的坍缩超过史瓦西坐标消失的球面（称为不带电、无自旋物体史瓦西半径或“视界”）它就不可避免地继续坍缩下去.同你无法停住时间的车轮一样,它将一直坍缩至奇点.没有任何进入那个区域的东西可以幸免,至少在这个简单的例子中是如此.视界是一个有去无回的转折点.
1971年约翰.阿奇贝尔德.威勒（john archibald wheeler）命名这样的事物为“黑洞”,因为光无法从中逃 逸.基于许多证据,天文学家有许多他们认为可能是黑洞的候选天体（其证据是：它们的巨大质量可以从其 对其他物体的相互作用中得到；并且有时它们会发出x射线,这被认为是正在坠入其中的物质发出的）.但 我们这里所讲述的黑洞的性质纯属理论,它们基于广义相对论――一个目前尚被证明为正确的理论.

1916年广义相对论出现不久，卡尔.史瓦西（karl schwarzchild）就求出了用以描述时空的爱因斯坦方程的一个十分有用的解。该解作为时空的一种可能的形状，可以用来描述一个球对称的、不带电、无自旋的物体（可能也可用于近似描述如地球和太阳等缓慢自旋的物体）之外的引力场。其原理就和当你想研究地表之外的牛顿引力而将地球视为质点一样。
这个解很象一个“公制”。它和将毕达哥拉斯公式加以...

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1916年广义相对论出现不久，卡尔.史瓦西（karl schwarzchild）就求出了用以描述时空的爱因斯坦方程的一个十分有用的解。该解作为时空的一种可能的形状，可以用来描述一个球对称的、不带电、无自旋的物体（可能也可用于近似描述如地球和太阳等缓慢自旋的物体）之外的引力场。其原理就和当你想研究地表之外的牛顿引力而将地球视为质点一样。
这个解很象一个“公制”。它和将毕达哥拉斯公式加以归纳以给出平面上线段长度一样，此“公制”可以作为获取时空中曲线段“长度”的公式。物体沿时间（“时间的坐标轴”）运动的曲线的长度如果用此公式计算，就恰是该运动物体所经历的时间。公式的最终形式取决于你选择用来描述事物的坐标系。公式可以因坐标不同而变形，但象时空弯曲这样的物理量却不会受影响。史瓦西用坐标的术语表述了它的“公制”概念：在距离物体很远的地方，近似于一个带有一条用以表示时间的附加t轴的球坐标，另一个坐标r用作该处的球坐标半径；而更远的地方，它只给出物体的距离。
然而当球坐标很小的时候，这个解开始变得奇怪起来。在r=0的中心处有一个“奇点”，那里的时空弯曲是无限的；围绕该点的区域内，球坐标的负方向实际成为时间（而非空间）的方向。任何处于这个范围内的事物，包括光，都会为潮汐力扯碎并被强迫坠向奇点。这个区域被一个史瓦西坐标消失的面与宇宙的其他部分分离开来。当然该处的时空弯曲没有任何问题（这个球面半径被称作史瓦西半径，稍后就会发现史瓦西坐标并未消失。它是一个人为的坐标，这个问题有点象定义北极点的经度时所遇到的问题。史瓦西半径的物理意义不在于该处的坐标问题，而在于其内的方向变为时间方向这一事实）。
当时的人们并未为此担心，因为所有已知的物体的密度都达不到使这个内部区域扩大到物体之外的程度，即对于所有已知情况，史瓦西解的这个奇怪部分都不适用。阿瑟.斯坦雷.爱丁顿（arthur stanley eddington）曾考虑过一颗死亡的恒星坍塌后可能达到这个密度，但从审美的角度出发不太愉快地将其抛弃了，并人为应该有新的理论补充进来。1939年欧文海默（oppenheimer）和施内德（snyder）最终严肃地提出比太阳质量稍大几倍的恒星在其声明的末期可能会坍缩到这种状态。
一旦一颗恒星的坍缩超过史瓦西坐标消失的球面（称为不带电、无自旋物体史瓦西半径或“视界”）它就不可避免地继续坍缩下去。同你无法停住时间的车轮一样，它将一直坍缩至奇点。没有任何进入那个区域的东西可以幸免，至少在这个简单的例子中是如此。视界是一个有去无回的转折点。
1971年约翰.阿奇贝尔德.威勒（john archibald wheeler）命名这样的事物为“黑洞”，因为光无法从中逃 逸。基于许多证据，天文学家有许多他们认为可能是黑洞的候选天体（其证据是：它们的巨大质量可以从其 对其他物体的相互作用中得到；并且有时它们会发出x射线，这被认为是正在坠入其中的物质发出的）。但 我们这里所讲述的黑洞的性质纯属理论，它们基于广义相对论――一个目前尚被证明为正确的理论。

收起

●有科学家猜测黑洞内像个万花筒

牛津大学著名物理学家史蒂芬·霍金7月21日当众认输，推翻他1975年赖以成名的黑洞理论，承认黑洞并非可怕的物质“终结者”，由崩溃的星球形成的黑洞其实不会吞噬和消灭一切物质，而会保留被吞噬物体的些微痕迹，最后以残破的形式“吐”出来。
与黑洞有关的四次“豪”赌霍金逢赌必输
1997年，霍金同美国物理学家约翰·普雷斯基尔打...

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●有科学家猜测黑洞内像个万花筒

牛津大学著名物理学家史蒂芬·霍金7月21日当众认输，推翻他1975年赖以成名的黑洞理论，承认黑洞并非可怕的物质“终结者”，由崩溃的星球形成的黑洞其实不会吞噬和消灭一切物质，而会保留被吞噬物体的些微痕迹，最后以残破的形式“吐”出来。
与黑洞有关的四次“豪”赌霍金逢赌必输
1997年，霍金同美国物理学家约翰·普雷斯基尔打赌时坚持自己的“黑洞悖论”，黑洞会摧毁它们吞噬的一切信息，后者则认为黑洞不可能使其内部物质的信息丧失，赌注则是一本《棒球百科全书》。霍金于2004年7月21日当众表示输掉了这场科学史上著名的赌赛，并送给普雷斯基尔一套板球百科全书。
在历史上关于黑洞的著名打赌已经有了四次。第一次是已故的诺贝尔奖获得者钱德拉和索恩关于旋转黑洞的稳定性问题打的赌。结果是索恩赢。于是索恩要钱德拉订购了《听众》杂志。第二次是1975年关于天蝎座X－1（X指X射线源，1代表天蝎座中最亮的星）是否包含黑洞打赌。霍金说，他对黑洞做了很多研究，如果发现天蝎座X－1中不存在黑洞，一切关注黑洞存在的研究都将是徒劳。在这种情况下，索恩不得不为他订购4年的《私家侦探》杂志。后来，人们积累了越来越多天蝎座X－1中存在黑洞的观测证据，这些发现证明霍金实际上错了。霍金也只好认输，为索恩订阅了1年的《阁楼》杂志。第三次打赌是在1991年，霍金又与索恩、普雷斯基尔赌上了，这次赌的是裸奇点是否存在。霍金认为奇点只存在于黑洞围绕的时空奇点。1997年2月5日，霍金承认，在特殊的情况下裸奇点是可以形成的，然后输给了索恩和普雷斯基尔两件可以用来“遮蔽裸体”的T恤衫，上面写着“自然界憎恨裸奇点”。
第四次打赌也就是前面叙述过的霍金与普雷斯基尔关于黑洞是否会摧毁外来信息的赌。有关黑洞的四次“豪”赌，霍金参加了三次，每次都输。尽管霍金每赌必输，然而“赌性”难改。
霍金新理论认为黑洞不是吞噬一切的恶魔
1975年，霍金以数学计算的方法证明黑洞由于质量巨大，进入其边界的（也即所谓“活动水平线”的物体）都会被其吞噬而永远无法逃逸。黑洞形成后，就开始向外辐射能量，最终将因为质量丧失殆尽而消失。然而在这种所谓的“霍金辐射”中并不包含黑洞中有关物质的任何信息。一旦黑洞消失，所有信息也将全部丧失。换言之，人类永远不可能知道黑洞里面是什么样子。这便是所谓的“黑洞悖论”。而该理论与量子物理学的理论背道而驰。量子物理中认为类似黑洞这样质量巨大物体的信息是不可能完全丧失的。当时霍金认为，可能是黑洞强大的引力场，打破了量子物理定律。
霍金在2004年7月21日于都柏林举行的“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上提出了新的理论。面对世界各国著名的物理学家，他说，30年来，自己一直在思考不同形状、体积各异的黑洞在无数年后会出现何种变化。他通过计算证明，黑洞内部最初的信息量与最终的信息量相等。他说，“黑洞里面不会发展出新宇宙。黑洞只是看上去处在形成之中。后来，它就会向外辐射其吞噬的物质的所有信息。不过，这些信息已经被黑洞撕碎、打破和重整了。”
霍金还向来自50个国家的约800名科学家说：“黑洞里面不会发展出新宇宙，这和我以前的想法相反。这些信息仍存在我们宇宙里。我很抱歉让科幻小说迷失望，可是既然这些信息保存下来，就不可能利用黑洞前往其他宇宙。”
霍金的“新黑洞”理论不再和现有量子理论矛盾
次原子理论拥护者坚持物质不灭定律，也就是物质会改变形式，可是绝不会消灭，在这种情况下，物体如何能够完全消失在黑洞里，丝毫不留任何痕迹？而形成整个现代物理学基础的量子理论，宣称所有信息都会以某种形式保存下来。而霍金以前的黑洞理论则认为，黑洞会吞噬物质及其相关信息。因此，老的黑洞理论和现存的量子理论相矛盾。斯坦福大学理论学家苏斯坎曾经说，霍金原来的理论会导致大部分量子理论瓦解。霍金自己也曾经为两种理论之间的矛盾而苦恼，然而，他这次大胆提出的新理论终于结束了纠缠了他30年的苦恼。
黑洞是太空里的某些看不见的星体，那里的引力大得惊人，包括光在内的一切东西都难以逃逸出来。过去，宇宙学家一直认为，对于宇宙来说，黑洞纯粹是一种破坏力量，现在霍金最新理论说明，黑洞在星系形成过程中扮演了重要建设角色。霍金现在所说的黑洞不同于传统的黑洞，它没有将里面的一切隐藏起来。反之，在经过长时间辐射后，它们最终会将里面的信息释放出来。这个新理论将使有关黑洞的理论研究进入新的阶段，科学家们也许有一天能够真正揭开黑洞的秘密了。（徐娜）


霍金

●星体塌陷为黑洞的艺术效果图

●普雷斯基尔、霍金与索恩（从左到右）

●普雷斯基尔、霍金与索恩（从左到右）

收起

你问问霍金吧，他比较清楚！

咱俩去看看吧