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本文目錄一覽

1，黑洞怎么解釋
2，宇宙中的黑洞怎么解釋
3，什么是黑洞
4，黑洞是什么

1，黑洞怎么解釋

黑洞是一切星球的最后歸宿，也就是說任何星球發(fā)展演變到最后都會變成黑洞。其自轉(zhuǎn)非常快，引力大到連光都無法擺脫它的束縛，所以我們無法看見它。但是其自轉(zhuǎn)能放射出大量的伽馬射線，因此可以找到它的位置。例如一顆恒星崩塌變?yōu)榧t巨星--白矮星--中子星--黑洞

黑洞怎么解釋

2，宇宙中的黑洞怎么解釋

恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收縮，發(fā)生強力爆炸。當(dāng)核心中所有的物質(zhì)都變成中子時收縮過程立即停止，被壓縮成一個密實的星球。但在黑洞情況下，由于恒星核心的質(zhì)量大到使收縮過程無休止地進行下去，中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末，剩下來的是一個密度高到難以想象的物質(zhì)。任何靠近它的物體都會被它吸進去，黑洞就變得像真空吸塵器一樣．

宇宙中的黑洞怎么解釋

3，什么是黑洞

“黑洞”很容易讓人望文生義地想象成一個“大黑窟窿”，其實不然。所謂“黑洞”，它是一種天體。在宇宙中有那么一些點，這些點的體積趨向于零而密度變得無窮大，由于具有強大的吸引力，物體只要進入離這個點一定距離的范圍內(nèi)，就會被這個強大的引力吸收掉，連光線也不例外。因此任何進入這個范圍的物體都無法再逃出來，就是說，沒有任何信號能夠從這個范圍內(nèi)傳出，因此這個范圍的界限被稱作視界，里面的情形人類無法看到。所以科學(xué)家給它起了個名字叫黑洞，英文就是black hole。根據(jù)廣義相對論，引力場將使時空彎曲。當(dāng)恒星的體積很大時，它的引力場對時空幾乎沒什么影響，從恒星表面上某一點發(fā)的光可以朝任何方向沿直線射出。而恒星的半徑越小，它對周圍的時空彎曲作用就越大，朝某些角度發(fā)出的光就將沿彎曲空間返回恒星表面。等恒星的半徑小到一特定值(天文學(xué)上叫“史瓦西半徑”)時，就連垂直表面發(fā)射的光都被捕獲了。到這時，恒星就變成了黑洞。說它“黑”，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質(zhì)一旦掉進去，“似乎”就再不能逃出。實際上黑洞真正是“隱形”的，等一會兒我們會講到。那么，黑洞是怎樣形成的呢？其實，跟白矮星和中子星一樣，黑洞很可能也是由恒星演化而來的。我們曾經(jīng)比較詳細地介紹了白矮星和中子星形成的過程。當(dāng)一顆恒星衰老時，它的熱核反應(yīng)已經(jīng)耗盡了中心的燃料(氫)，由中心產(chǎn)生的能量已經(jīng)不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔(dān)起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，直到最后形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。質(zhì)量小一些的恒星主要演化成白矮星，質(zhì)量比較大的恒星則有可能形成中子星。而根據(jù)科學(xué)家的計算，中子星的總質(zhì)量不能大于三倍太陽的質(zhì)量。如果超過了這個值，那么將再沒有什么力能與自身重力相抗衡了，從而引發(fā)另一次大坍縮。這次，根據(jù)科學(xué)家的猜想，物質(zhì)將不可阻擋地向著中心點進軍，直至成為一個體積趨于零、密度趨向無限大的“點”。而當(dāng)它的半徑一旦收縮到一定程度(史瓦西半徑)，正象我們上面介紹的那樣，巨大的引力就使得即使光也無法向外射出，從而切斷了恒星與外界的一切聯(lián)系——“黑洞”誕生了。與別的天體相比，黑洞是顯得太特殊了。例如，黑洞有“隱身術(shù)”，人們無法直接觀察到它，連科學(xué)家都只能對它內(nèi)部結(jié)構(gòu)提出各種猜想。那么，黑洞是怎么把自己隱藏起來的呢？答案就是——彎曲的空間。我們都知道，光是沿直線傳播的。這是一個最基本的常識。可是根據(jù)廣義相對論，空間會在引力場作用下彎曲。這時候，光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播，但走的已經(jīng)不是直線，而是曲線。形象地講，好像光本來是要走直線的，只不過強大的引力把它拉得偏離了原來的方向。在地球上，由于引力場作用很小，這種彎曲是微乎其微的。而在黑洞周圍，空間的這種變形非常大。這樣，即使是被黑洞擋著的恒星發(fā)出的光，雖然有一部分會落入黑洞中消失，可另一部分光線會通過彎曲的空間中繞過黑洞而到達地球。所以，我們可以毫不費力地觀察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一樣，這就是黑洞的隱身術(shù)。更有趣的是，有些恒星不僅是朝著地球發(fā)出的光能直接到達地球，它朝其它方向發(fā)射的光也可能被附近的黑洞的強引力折射而能到達地球。這樣我們不僅能看見這顆恒星的“臉”，還同時看到它的側(cè)面、甚至后背！ “黑洞”無疑是本世紀(jì)最具有挑戰(zhàn)性、也最讓人激動的天文學(xué)說之一。許多科學(xué)家正在為揭開它的神秘面紗而辛勤工作著，新的理論也不斷地提出。不過，這些當(dāng)代天體物理學(xué)的最新成果不是在這里三言兩語能說清楚的。有興趣的朋友可以去參考專門的論著。

黑洞不再是個單純的理論上的推斷, 作為一種真實存在的可信度越來越高.科學(xué)家們在著手于星空中尋找黑洞的同時, 開始了對黑洞的形成機理的研究. 自古以來, 天文學(xué)家們就致力于星體的一生的研究.恒星最初是由作為星際物質(zhì)浮游于宇宙中的塵埃聚集而成的.太陽就是一個典型, 它的內(nèi)部發(fā)生著由氫原子核結(jié)合成氦原子核的聚變, 那里的溫度高達數(shù)千萬度, 但是太陽的表面溫度卻只有六千度左右, 這樣的狀態(tài)最穩(wěn)定, 恒星在該狀態(tài)下能夠維持?jǐn)?shù)十億年. 最終核聚變將從中心部向外擴展, 恒星開始膨脹, 成為很明亮但溫度卻不那么高的狀態(tài), 這就是紅巨星. 在這個變化過程中, 巨星內(nèi)部的氦開始凝縮, 凝縮產(chǎn)生的能量又使溫度再次升高, 當(dāng)蓄積的能量超過極限時, 就會發(fā)生大的爆炸, 在發(fā)出光的同時恒星縮小, 這就是新星.從字義上看新星似乎是新的星, 其實不然, 它來自略帶陳舊感的紅巨星, 是老齡之星.最終, 星體中心部的氦原子核進一步凝縮成鐵原子之類的低能量物質(zhì). 新星在引力作用下進一步塌縮, 成為中心處具有相當(dāng)高溫度的白矮星.在經(jīng)典理論中, 白矮星就是恒星一生的終結(jié), 隨著核物理學(xué)的發(fā)展, 科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)還能進一步形成中子星. 具有一定質(zhì)量的恒星將成為密度很高的白矮星, 之后星體由于自重進一步塌縮, 使得原子全部被壓碎, 核外電子與原子核里的質(zhì)子相結(jié)合變成了中子, 整個星體成為只有中子的原子核的集合……可以說此時星體本身就是一個巨大的原子核. 中子星的密度大約是每立方厘米1012 克.一塊方糖大小的物質(zhì)重達一百萬噸, 相當(dāng)于好幾艘當(dāng)今世界上超級油輪的運力.如果中子星再進一步塌縮, 其密度再增大一千倍、一萬倍……時, 就將成為黑洞. 但是, 最近的研究成果表明, 恒星的一生并不一定都按照上述的過程進行.質(zhì)量小于太陽的8 倍的恒星, 其能量在宇宙中散失后, 成為白矮星然后冷卻下去.質(zhì)量在太陽的8 倍以上、20 (或30) 倍以下的恒星, 即使是在新星爆發(fā)后, 仍然具有很大的能量, 它將經(jīng)過長期的演化最終成為中子星, 但是還不具備更強的塌縮能力. 研究表明, 中子星的半徑多在10 公里左右.大于該范圍的星最后將變成黑洞, 成為吸收一切物質(zhì)的宇宙之洞.但是, 對于上述根據(jù)天體初期的質(zhì)量去預(yù)測它的晚期的方法, 存在著不同的觀點 (很多人認(rèn)為初始質(zhì)量為太陽的2—3 倍的恒星也有可能變成黑洞) , 因此我們還不能斷言哪一種方法是絕對可以信賴的.宇宙學(xué)的研究之難, 由此可以略見一斑.

什么是黑洞

4，黑洞是什么

黑洞，天文學(xué)名詞。所謂“黑洞”，是引力場很強的一種天體，就連光也不能逃脫出來。等恒星的半徑小到一特定值（天文學(xué)上叫“史瓦西半徑”）時，就連垂直表面發(fā)射的光都被捕獲了。到這時，恒星就變成了黑洞。說它“黑”，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質(zhì)一旦掉進去，“似乎”就再不能逃出。由于黑洞中的光無法逃逸，所以我們無法直接觀測到黑洞。然而，可以通過測量它對周圍天體的作用和影響來間接觀測或推測到它的存在。詳見http://baike.baidu.com/view/863.html?wtp=tt

黑洞是恒星衰老后收縮成一個密度無限大，引力無限大的恒星殘骸。

劍橋大學(xué)理論物理學(xué)家史帝芬霍金與cern的thomas hertog提出了一種研究宇宙的新方法。在傳統(tǒng)的研究方法中，人們習(xí)慣于建立一個初始的宇宙模型來推衍至今，但是宇宙誕生時的信息大多已經(jīng)湮滅于歷史的長河，因此霍金他們認(rèn)為，于其用這種“自底向上”的研究方法，不如“自頂向下”地用現(xiàn)有的觀察結(jié)果來回溯宇宙的初創(chuàng)過程。他們還認(rèn)為宇宙并非只有一個起點和單一的歷史進程，而是具有多重起點和演化過程。（參考文章：phys.rev.d 73 123527）絕大多數(shù)宇宙模型都是自底向上的，也就是說，先精心地設(shè)定一個初始情況，然后根椐這個初始條件沿時間軸向后推衍。然而霍金與hertog認(rèn)為這種方法存在較大的缺陷，因為我們并不知道宇宙最初是什么樣子，我們能了解的只是宇宙現(xiàn)在的狀況。他們認(rèn)為應(yīng)該根據(jù)目前我們對宇宙的了解，通過這個3維的扁平而加速擴張的宇宙沿時間軸回溯去研究宇宙最初的狀態(tài)。新理論著力于解決弦理論的一些基本問題，弦理論被認(rèn)為最有希望完成大統(tǒng)一理論，而且弦理論也允許有不同的宇宙與我們所處的宇宙同時存在。每個可能存在的宇宙都有其獨特的基本常量，甚至不同的時空維數(shù)。而且弦理論認(rèn)為不同宇宙之間沒有誰比誰更為優(yōu)越，它們只是擁有不同特定物理性質(zhì)的集合。為了說明這些，霍金與hertog還說，在大爆炸的最初時刻，這些弦理論中可能存在的宇宙重合在一起，處于“重合態(tài)”。但時至今日，那些多重宇宙都已離我們的宇宙而去。通過從現(xiàn)有宇宙回溯到元古的方法，可以略去宇宙演化中產(chǎn)生的大量分枝，因為它們與我們當(dāng)前所處的宇宙有太多的不同。雖然這個理論聽起來充滿幻想，但它基礎(chǔ)是費曼的“路徑積分”（sum over paths）量子理論，路徑積分理論指出，光子到達某一特定區(qū)域的概率可以通過計算光子所有可能路徑的積分來算出。盡管光子可能通過的路徑有很多條，但直線路徑居于統(tǒng)治地位，這是我們所熟知的一個現(xiàn)象。同理，霍金與hertog認(rèn)為宇宙在時間軸上的演化并非只有一條路徑和歷程。宇宙所有可能歷程積分的結(jié)果，就是我們今天看到這個宇宙。這個新的“自頂而下”的理論還可以解釋為何一些常量完美地調(diào)節(jié)到剛好可以允許生命在這個宇宙中出現(xiàn)。例如宇宙常數(shù)“∧”，這個決定宇宙加速膨脹速度和暗物質(zhì)密度的量為何取小正數(shù)；如果它稍大或是稍小一些生命就不可能在這個宇宙中出現(xiàn)。根據(jù)這個新理論，我們的宇宙恰好“選擇”了這樣的演化歷程和象宇宙常數(shù)這樣的常量，允許人類出現(xiàn)在這個宇宙中并體驗它，這與“人間原理”（anthropic principle很多物理文獻譯為人擇原理）相吻合。霍金與hertog還說他們的模型可以用宇宙微波背景輻射（cmb）來檢黑洞是一個時空的黑暗區(qū)，由一些質(zhì)量頗大的星體經(jīng)重力塌縮后，所剩余的東西就成了黑洞。它的基本特徵是有一個封閉的視界，這視界就是黑洞的邊界，一切外來的物質(zhì)和輻射可以進入這視界以內(nèi)，但視界內(nèi)任何物質(zhì)都不能從里面跑出來。我們可用一句”有入無出”來形容它. 黑洞產(chǎn)生之謎？當(dāng)一顆質(zhì)量相當(dāng)大的星體之核能耗盡(超新星爆發(fā))后，殘骸質(zhì)量比太陽質(zhì)量高3倍的恒星核心會演化成黑洞（若中子星有伴星，而中子星吸收足夠伴星的物質(zhì)，也能演化成黑洞)。在黑洞內(nèi)，沒有任何向外力能維持與重力平衡，因此，核心會一直塌縮下去，形成黑洞。當(dāng)物質(zhì)掉進了事界，縱使以光速計算，也不能再走出來。愛因斯坦以幾何角度把黑洞解釋為空間扭曲的洞，物質(zhì)隨空間而行，如果空間本身就是洞，是沒有物質(zhì)可逃出的。黑洞分為四種：恒星演化出來的黑洞、原始黑洞、重量級黑洞和研究中的中量級黑洞。黑洞也有界限？當(dāng)一個黑洞形成后，所有物質(zhì)都會向中心塌縮成一個非常細小的質(zhì)點，稱為奇點，黑洞的表面層稱為「事件穹界」。而這表面層和中心奇點的距離就是史瓦半徑。任何物質(zhì)要從黑洞的史瓦半徑跑到外面去，它的逃離速度便要大於光速。但根據(jù)狹義相對論，光速是速度的極限，因此，一切物質(zhì)到了事件穹界便扯向中心的奇點，永不能逃出來。黑洞是看不見的嗎？黑洞是個因為重力太強以致連速度最快的光也無法脫離的天體。黑洞周圍的時空也受到重力的影響而扭曲，產(chǎn)生了一個"事地平面"，任何物質(zhì)只要被它吞噬就再也逃脫不出這范圍，它的半徑稱為"重力半徑"。由於連光也無法脫離，所以無法看到事象平面之內(nèi)側(cè)。黑洞之發(fā)現(xiàn)？於1990年4月27日，哈勃太空望遠鏡 hubble space telescope的啟用，為人類探索太空揭開了新的一頁，雖然在制造時出了錯誤，使影像大打折扣，可是仍對天文學(xué)有莫大的貢獻。近來，人類對一直只是存在於理論范疇內(nèi)的黑洞，已透過哈勃太空望遠鏡，有了進一步的證據(jù)。於仙女座大星系m31附近的m32發(fā)現(xiàn)了一個質(zhì)量大於太陽三百萬倍的黑洞。m32是在我們的銀河系附近，距離地球2.3百萬光年的星系。它是人類所知密度最高的星系，於直徑只有一千光年的范圍內(nèi)（我們的銀行河系直徑約十萬光年），包含了四百萬顆星，中心和密度是我們的銀河系100個一百萬倍左右。假設(shè)你生活於m32中心的行星上，你會見到一個密布星光的夜光，光度比一百倍滿月還要亮。科學(xué)家是由星星於該星系的活動，及其中心密度而推測的。此星系內(nèi)之星星移動速度較其它一般星系每秒快了100公里。齊來尋找黑洞吧！由於黑洞不能發(fā)出光線，體積又非常細小，所以是不可能用天文望遠鏡規(guī)測得到地的。但根據(jù)理論，如果一對雙星中的伴星是黑洞，那麼主星的物質(zhì)被吸引向黑洞而形成一個吸積環(huán)。由於吸積環(huán)的物質(zhì)互相摩刷而引起高溫，因而輻射x光線。於是，黑洞搜索者就將重點於x射線密近雙星上。 1962年，人們探測所得，位於天鵝座鵝頸內(nèi)有一股x射線，并將該源命名為是非常有可能是一黑洞。天鵝座x-1是一 x射線源，它的一顆子星是超藍巨星，那可能是黑洞而看不見的子星質(zhì)量。

天體，是引力場很強的一種天體，就連光也不能逃脫出來。等恒星的半徑小到一特定值（天文學(xué)上叫“史瓦西半徑”）時，就連垂直表面發(fā)射的光都被捕獲了。到這時，恒星就變成了黑洞，任何物質(zhì)一旦掉進去，“似乎”就再不能逃出。由于黑洞中的光無法逃逸，所以我們無法直接觀測到黑洞。然而，可以通過測量它對周圍天體的作用和影響來間接觀測或推測到它的存在。黑洞引申義為無法擺脫的境遇。黑洞有“隱身術(shù)”，人們無法直接觀察到它，連科學(xué)家都只能對它內(nèi)部結(jié)構(gòu)提出各種猜想。根據(jù)廣義相對論，空間會在引力場作用下彎曲。這時候，光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播，但走的已經(jīng)不是直線，而是曲線。在經(jīng)過大密度的天體時，四維空間會彎曲。光會掉到這樣的陷阱里。形象地講，好像光本來是要走直線的，只不過強大的引力把它拉得偏離了原來的方向。在地球上，由于引力場作用很小，這種彎曲是微乎其微的。而在黑洞周圍，空間的這種變形非常大。這樣，即使是被黑洞擋著的恒星發(fā)出的光，雖然有一部分會落入黑洞中消失，可另一部分光線會通過彎曲的空間中繞過黑洞而到達地球。所以，我們可以毫不費力地觀察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一樣，這就是黑洞的隱身術(shù)。更有趣的是，有些恒星不僅是朝著地球發(fā)出的光能直接到達地球，它朝其它方向發(fā)射的光也可能被附近的黑洞的強引力折射而能到達地球。這樣我們不僅能看見這顆恒星的“臉”，還同時看到它的側(cè)面、甚至后背！