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黑洞是什么

来源:鬼大爷(www.guidaye.com) 作者:鬼大爷 发表时间:2017-03-11

黑洞,霍金所研究的一个宇宙项目之一,到现在为止,没有一个人类清楚到黑洞到底里面有什么,对此黑洞是什么到底如何?下面一起来看看吧。

黑洞是什么

黑洞是什么

黑洞到底是什么

黑洞就是有一个地球漏洞因为里边形成一股强大的磁场而形成一种神秘的地域。这个地方经常沉没船只,飞机等,据说是被无底黑洞吸了进去,象太平洋上的百慕大三角就是黑洞。

来自约翰-霍普金斯大学物理学与天文学系的Julian Krolik教授是该项研究的领导者之一,他说:“直到最近,我们研究小组的成员——来自弗吉尼亚大学的John Hawley和Jean-Pierre De Villiers——才编写出足够强大的计算机程序,足以跟踪从动荡的气体、磁场,到相对论中定义的引力等所有被黑洞吸积的成分……这些程序打开了一扇探知物质是如何落入黑洞这一复杂现象的窗口;也第一次揭示出复杂的磁场和爱因斯坦引力是如何结合、如何挤榨那些注定要永远封闭在黑洞之内的物质,同时爆发出持久的能量。

在黑洞的外部边界,牛顿提出的万有引力定律不再有效,普通的轨道飞行也不可能出现。所以从这一点来说——正如过去30年所认为的那样——物质将快速、平稳和寂静地陷入黑洞之中。因此按照流行的观点,黑洞——要不是它施加引力的话——只不过是一个大量物质的被动吸纳者。然而Krolik研究小组对那些落入黑洞的物质进行的第一次实际计算结果,却与大家的预料截然相反。比如一般认为,黑洞的附近应该是平和而且寂静的;可是与之相反,根据相对论,物质往里陷落的同时也扩大了物质在流动时运动的随机性,使得密度、速度和磁场强度都产生剧烈变动,进而驱使物质和磁场来回波动。按照研究小组另一位领导者Hawley的说法,这种剧烈变动的后果是“显而易见”的。

就像任何被搅动的流体一样,直接靠近黑洞边界的物质会被加热。这些额外的热量所发出的光,地球上的天文学家都能看到,”Hawley说,“黑洞有一个特点就是它发出的光不断变化。虽然人们30年前就知道了这个现象,但是直到现在也没有找出造成这些变化的原因。而剧烈搅动中的加热作用——现在已被视为黑洞附近磁力作用天然的副产品——正好为黑洞一直变化的发光量提供了一个合理的解释。”

黑洞还有一个最惊人的特点,就是它能以接近光速的速度喷发。虽然长久以来人们一直认为磁场在这个过程中扮演了重要角色,但是Krolik等人首次模拟出一个磁场排出被吸积的气体、从而产生喷发的具体过程。

也许该小组的计算机模拟方法最惊人的结果是,发现了旋转黑洞附近的磁场在黑洞的吸积盘和远处旋转着的物质之间起到连接作用,就像一辆汽车的传动器,牢牢连接着旋转式发动机和它的轮轴一样。Krolik说:“如果一个黑洞诞生时旋转得很快,就说明它的‘火车头’非常强劲,而它所捕获的大量物质,会逐渐降低它的旋转速度。这些数量巨大的吸积物最后将‘接管’整个过程,将黑洞旋转速度限制在一个上限之内。”

在Krolik看来,作为“接管者”的吸积物,也许与黑洞许多最激动人心的特性有着很强的关联。这也引起了他们广泛的思考,比如:一个黑洞的喷发与其旋转有关,所以旋转速度限制可能就决定了喷发的力度。  (鬼大爷www.guidaye.com) 

人类有进去过黑洞吗?

个,是没有的,因为黑洞,是可以吞噬一切的,包括光。

附加一则关于黑洞的文章(可证明人类未进入过黑洞):

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,它的第三宇宙速度(16.7千米/秒)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。

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。

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

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得多。

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。 

黑洞里面是什么

黑洞是一类诡异之地,在这里我们所熟知的物理定律不再有效。爱因斯坦指出,黑洞的引力会弯曲时空,造成时空本身发生扭曲。因此如果有一个密度足够高的物体, 时空将发生严重扭曲,以至于在这个物体周围的现实时空之中形成一个类似凹陷的区域,这就是黑洞。当一颗大质量恒星耗尽其燃料之后发生爆炸塌缩,这一过程将 足以产生这样奇异的超级致密天体。当超大质量恒星的死亡核心在自身质量作用下不断收缩,它周围的时空随之扭曲。它的引力开始变得如此之强,以至于光线也无法逃离它的掌控:在这颗恒星原先所在的位置上,一个新的黑洞出现了。

黑洞最外层的是它的事件边界,也就是光线恰好开始无法逃离的引力范围边界。在这一区域之外,光线还可以逃离,而一旦越过这一边界,任何逃离的努力都将是徒劳 的。事件边界蕴含着巨大的能量。此处的量子效应会产生强大的高温粒子流并向外辐射,这就是所谓的“霍金辐射”。这是以英国著名天体物理学家霍金教授的名字 命名的,因为是他最先预言了这种辐射效应的存在。只要给予足够的时间,这种霍金辐射将最终耗尽黑洞的所有质量并导致黑洞的最终消亡。

随着你逐渐深入黑洞,时空变得更加扭曲,直到抵达黑洞的核心——在这里,时空的扭曲达到无限程度,这就是“奇点”。在这里空间和时间不再有意义,我们所熟知的,基于时间与空间概念的物理学定律也将全部失效。

落入黑洞时会发生什么——你死了,但同时你活着

那么如果有一天你真的不幸落入其中一个黑洞之中,将会发生什么?首先我们假想你拥有一个名叫“安妮”(Anne)的同伴。你正朝着黑洞落去,而她仍然处于安全的距离外惊恐万分地观察着眼前的景象。从此刻开始,她将目睹一系列奇异现象。

随着你朝着黑洞的事件边界不断加速下落。安妮将会看到你的身体逐渐被拉长并扭曲,就像透过一个放大镜观察你的感觉。并且随着你越来越接近事件边界,安妮会发现你的移动速度似乎变得越来越慢,就像在看慢动作镜头。

你没有办法向她呼喊,因为空间里没有空气,但你想到用自己的iPhone手机,利用闪光的方式向安妮发送一段摩尔斯电码(真的有一个这样的app)。然而你发出的信号向外传递的速度同样非常缓慢,光线的波长已经在强大的引力场中被严重拉伸,频率变得很低:“我很好。。。我   很   好。。。  我。。。。。。。很。。。。。。。好。。。”

当你最终抵达事件边界,安妮会发生你静止了,仿佛某人按下了暂停按钮。她会看到你还在那里,一动不动,拉伸的身体开始被烈焰吞噬。

在安妮看来,你已经因为空间的拉伸,时间的静止和霍金辐射产生的高热,在甚至还未跨越事件边界的时候变已经化为灰烬了。

然而,在我们为你准备葬礼之前,先让我们忘掉安妮的报告,转而从你自己的视角来看一看这段时间里你究竟经历了什么?好吧,现在更加诡异的事情出现了:你觉得什么事都没有发生。

在你的下落过程中,你将感受不到拉伸,减速或是可怕的辐射。这是因为你正处于自由落体状态下,因此你感受不到重力的存在——爱因斯坦将这称之为自己“最令人愉悦的想法”。

毕竟,事件边界并不是一堵砖墙,而只是一种空间上的无形边界。一名位于外部的观测者无法目睹这一边界内部的事件,但这对于你而言不是问题——对你而言,这里并不存在什么边界。

当然,如果你正落入的是一个较小型的黑洞,那么你的确会有大问题。你将感受到强大的引力作用:你的腿部感受到的引力要比头部强大的多,你将会像一根意大利面条那样被拉长。但幸运的是你现在落入的是一个大型黑洞,其质量是太阳的数百万倍,在这种情况下,那种会将人撕碎的引力差将变得非常小,几乎可以忽略。

理论上说,在一个足够大的黑洞中你可以正常的度过余生,直到最终落到黑洞中央的奇点上迎来死亡。

“正常”——有多正常?你可能会有这样的疑问,因为此时的你正坠入时空连续体中的裂隙,完全不以自己的意志为转移,没有办法回头——一定没有人能够体会你的感受。

但奇怪的是,实际上从某种角度来看,我们是能够体会你的感受的——你是从空间上,而是从时间上——时间之河永恒地向前流淌,不以我们的意志为转移,我们只能随着时间向前走,没有办法回头。

这并不仅仅是一个比方。黑洞将空间和时间扭曲到了一个极端的程度,以至于在黑洞内部,时间和空间已经互换了角色。从某种意义上说,是时间将你推向最后的奇点。你无法回头逃离黑洞,一如我们无法回头,回到过去。   

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