如果走在路上看到一个迷你黑洞你会怎么办?

游戏攻略07

如果走在路上看到一个迷你黑洞你会怎么办?,第1张

如果走在路上看到一个迷你黑洞你会怎么办?
导读:我们都知道黑洞是一个非常的神秘的地方,有些人觉得可能是好的,有的人觉得可能就是坏里,里面有很多的未知的东西,我觉得黑洞的另一面藏着的是不为人知的东西,很有可能是另外一个世界,是非常的神奇的世界,所以如果是我在路上遇到了这样的情况的话,我可能

我们都知道黑洞是一个非常的神秘的地方,有些人觉得可能是好的,有的人觉得可能就是坏里,里面有很多的未知的东西,我觉得黑洞的另一面藏着的是不为人知的东西,很有可能是另外一个世界,是非常的神奇的世界,所以如果是我在路上遇到了这样的情况的话,我可能会拍个照片吧,纪念一下这个神奇的现象。

  小王:李老师,听说天上有能“吃”星星的黑洞,象魔窟一样神秘莫测,真有其事吗?  李:宇宙中确实存在着黑洞,还不止一个哩!可它不是什么妖魔鬼怪,而是一个实实在在的天体。黑洞的个儿不大,据推算,它的周长还不到一千公里,大约只有地球的四十分之一。别看它个儿小,引力却大得惊人,不论什么东西,一旦误入它的引力范围,就会立即被它吸进去,休想再逃出来,甚至跑得最快的光也不能幸免。由于它任何光线都发不出来,真实面貌谁也不曾见过。黑洞之称就是这样来的。

王:还是有点玄,黑洞究竟是怎样的天体?

李:通俗点讲,黑洞是一种老死的恒星

王:恒星怎么会变成黑洞的呢?

李:这就得从恒星的演化说起了。

追根溯源话成因

李:恒星的一生和人一样,有它的形成、幼年、中年、老年和死亡这样一些发展阶段。起初,恒星只不过是一团凝聚的气尘云,在引力作用下它不断收缩,聚成球形,并使它内部的温度不断上升。到一定阶段,它就向外发射出不可见的红外线,我们把它称为红外星——恒星的幼年时期。这个过程大约有几千万年。再过几万年到几亿年,随着恒星的体积进一步缩小,密度增大,温度也继续上升。当表面温度升到摄氏三、四千度时,便开始发出可见光,逐渐变成一个通红耀眼的“大火球”,这时,恒星便进入了它的青壮年时期——主星序阶段。我们的太阳以及其他许许多多闪闪发光的恒星,目前大都处在这个阶段。

王:这个阶段有多长,它有什么特征呢?

李:很长,少则数百万年,多则几百亿年,这要看恒星的质量有多大而定。一般说来,恒星质量越大,引力收缩过程也越快,演化也越激烈,其寿命反而越短。我们的太阳约有一百亿年的寿命,现在它正是年富力强的中年时代,寿命还长着呢!

恒星在青壮年时期的主要特征是内部的温度极高,少说也在七百多万度以上,随着温度的继续上升,甚至可达几亿度到几十亿度。

王:嗬!温度真高!它都烧些什么燃料,竞有这么高的温度?

李:这个问题提得很好。起初恒星是靠收缩来提高温度的。当恒星体积收缩到一定程度时,其密度之大,温度之高,足以使恒星的主要成分——氢,发生一系列复杂而又剧烈的核聚变反应,同时放出巨大的辐射能。正是这些辐射能使恒星内部的温度升高到几十亿度以上。

王:这与黑洞有什么关系呢?

李:当然有关系喽。恒星在引力作用下不是一再收缩吗,正是由于有这样巨大的向外的辐射能,才顶住了恒星向内的引力,使恒星不再收缩而暂时处于相对平衡稳定的状态。

但是,这种辐射的能量是会发生变化的。剧烈而又复杂的核聚变,不但使恒星逐步改变着成分(氢聚变成氦、氦又聚变成碳……等),而且核燃料也越烧越少,所放出的辐射能也越来越少,亮度减弱,表面发红。这时,恒星便进入了老年时期,在天文学上称为红巨星。当放出的能量不足以抵消向内的引力时,相对平衡便遭到破坏,强大的引力会使恒星发生坍缩。坍缩的过程比较复杂,恒星大小不同,坍缩的情况也不一样。大致可分为三种情况:

有一些恒星一旦发生坍缩,将会变成密度非常大的白矮星。它每立方厘米(花生米大小)可重达几百公斤到几百吨重。

第二种情况:有一些恒星坍缩后会变成密度比白矮星还要大的中子星。这些恒星坍缩时,巨大的压力甚至把原子都压碎了,连电子也被压进到原子核里与质子相结合,转化为不带电的中子。这时整个星球完全由中子所组成,而且中子间几乎无空隙。因而中子星的密度近似等于原子核的密度,即每立方厘米重一亿吨左右。

第三种情况,恐怕你更要目瞪口呆了。有些恒星坍缩后,其密度比中子星还要大几百倍,每立方厘米竟重几百亿吨!由于它的密度如此巨大,其引力之大也就无可比拟,任何高速的物体都无法挣脱出去。即便是光,也逃不出这种星体的引力场。外界的东西,如陨石呀,飞船呀,甚至从外星球发去侦探它的内幕的光或射线呀,……等等,一概只许进,不准出。这类星体就变成为贪婪吝啬的黑洞了。

王:噢,黑洞原来是由恒星这样一步步演变成的。很有趣。噢……,老师,我大胆提个问题可以吗?我们的太阳不也是一颗恒星吗?它会不会突然有一天也变成黑洞呢?若真是那样,咱们的地球,岂不被它吞进肚皮里去了?!

李:哈哈,你这个小伙子还挺有联想力呢!告诉你,这种情况是不会发生的。因为太阳要变成黑洞还不够条件呢!

王:条件?!形成黑洞还要什么条件吗?

黑洞形成的条件

李:至少有两个。首要条件是恒星的质量要足够大。据理论上的研究和计算,只有那些质量大于太阳三倍的致密星(周长小于地球而密度极大的恒星),在发生引力坍缩时,才有可能变成黑洞。至于那些质量小于三倍太阳的致密星,顶多只能坍缩成白矮星或中子星。

王:按这个条件来衡量,太阳的确不够格。

李:其二,这种致密星的体积,在收缩过程中还要求缩到足够小。换句话说,它的体积缩呀缩,一直缩到某个确定的临界体积以下时,它才能变成为神秘的黑洞。

王:临界体积如何表示呢?

李:每一个恒星都对应着一个可确定的几何半径(即球形物体的半径)和引力半径。引力半径也叫史瓦西半径,可以用公式2GM/C2来表示,式中G为万有引力常数,M为某恒星的质量数,C为光速。由公式不难看出,只有M是随星而变的。当质量大于太阳三倍的恒星,其几何半径一直缩到小于它的引力半径时,此恒星就会坍缩成黑洞。举例来说,一个质量大于太阳三倍的恒星,而它的体积的半径要缩小到太阳半径的四千四百分之一以下时,才能成为黑洞。

王:我还有一个疑问,既然黑洞黑黝黝的什么也看不见,在茫茫无际的太空中,怎么知道它的存在,又怎么找到它呢?

煞费苦心觅黑洞

李:是啊,怎样找到黑洞呢?科学家们也为此伤了不少脑筋哩!这可不是一件容易的事。根据黑洞形成的条件,要找到它,当然应该从那些质量足够大的恒星中找起。然而离我门地球最近的大质量恒星,少说也有十光年之遥。而黑洞的周长又都在一千公里以下,这在茫茫无际的太空,实在小得可怜。加上它又看不见,要直接找到它,比大海里捞针还困难尼!

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解析:

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)

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。据猜测,黑洞是死亡恒星或爆炸气团的剩余物,是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。

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(112km/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。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得多。

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。

处于时间与空间之间的黑洞,使时间放慢脚步,使空间变得有弹性,同时吞进所有经过它的一切。1969年,美国物理学家约翰 阿提 惠勒将这种贪得无厌的空间命名为“黑洞”。

我们都知道因为黑洞不能反射光,所以看患T谖颐堑哪院V泻诙纯赡苁且T抖制岷诘摹5⒐锢硌Ъ一艚鹑衔诙床⒉蝗绱蠖嗍讼胂笾心茄凇Mü蒲Ъ业墓鄄猓诙粗芪Т嬖诜洌液芸赡芾醋杂诤诙矗簿褪撬担诙纯赡懿⒚挥邢胂笾心茄凇

霍金指出黑洞的放射性物质来源是一种实粒子,这些粒子在太空中成对产生,不遵从通常的物理定律。而且这些粒子发生碰撞后,有的就会消失在茫茫太空中。一般说来,可能直到这些粒子消失时,我们都未曾有机会看到它们。

霍金还指出,黑洞产生的同时,实粒子就会相应成对出现。其中一个实粒子会被吸进黑洞中,另一个则会逃逸,一束逃逸的实粒子看起来就像光子一样。对观察者而言,看到逃逸的实粒子就感觉是看到来自黑洞中的射线一样。

所以,引用霍金的话就是“黑洞并没有想象中的那样黑”,它实际上还发散出大量的光子。

根据爱因斯坦的能量与质量守恒定律。当物体失去能量时,同时也会失去质量。黑洞同样遵从能量与质量守恒定律,当黑洞失去能量时,黑洞也就不存在了。霍金预言,黑洞消失的一瞬间会产生剧烈的爆炸,释放出的能量相当于数百万颗氢弹的能量。

但你不要满怀期望地抬起头,以为会看到一场烟花表演。事实上,黑洞爆炸后,释放的能量非常大,很有可能对身体是有害的。而且,能量释放的时间也非常长,有的会超过100亿至200亿年,比我们宇宙的历史还长,而彻底散尽能量则需要数万亿年的时间

“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”,其实不然。所谓“黑洞”,就是这样一种天体:它的引力场是如此之强,就连光也不能逃脱出来。

根据广义相对论,引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时,它的引力场对时空几乎没什么影响,从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小,它对周围的时空弯曲作用就越大,朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。

等恒星的半径小于一特定值(天文学上叫“施瓦西半径”)时,就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时,恒星就变成了黑洞。说它“黑”,是指任何物质一旦掉进去,就再不能逃出,包括光。实际上黑洞真正是“隐形”的,等一会儿我们会讲到。

那么,黑洞是怎样形成的呢?其实,跟白矮星和中子星一样,黑洞很可能也是由恒星演化而来的。

当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢),由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下,核心开始坍缩,直到最后形成体积小、密度大的星体,重新有能力与压力平衡。

质量小一些的恒星主要演化成白矮星,质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算,中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值,那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了,从而引发另一次大坍缩。

这次,根据科学家的猜想,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直至成为一个体积很小、密度趋向很大。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),正象我们上面介绍的那样,巨大的引力就使得即使光也无法向外射出,从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。

与别的天体相比,黑洞是显得太特殊了。例如,黑洞有“隐身术”,人们无法直接观察到它,连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么,黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢?答案就是——弯曲的空间。我们都知道,光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论,空间会在引力场作用下弯曲。这时候,光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播,但走的已经不是直线,而是曲线。形象地讲,好像光本来是要走直线的,只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。

在地球上,由于引力场作用很小,这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围,空间的这种变形非常大。这样,即使是被黑洞挡着的恒星发出的光,虽然有一部分会落入黑洞中消失,可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以,我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一样,这就是黑洞的隐身术。

更有趣的是,有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球,它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”,还同时看到它的侧面、甚至后背!

“黑洞”无疑是本世纪更具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着,新的理论也不断地提出。不过,这些当代天体物理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。有兴趣的朋友可以去参考专门的论著。

按组成来划分,黑洞可以分为两大类。一是暗能量黑洞,二是物理黑洞。暗能量黑洞主要由高速旋转的巨大的暗能量组成,它内部没有巨大的质量。巨大的暗能量以接近光速的速度旋转,其内部产生巨大的负压以吞噬物体,从而形成黑洞,详情请看宇“宙黑洞论”。暗能量黑洞是星系形成的基础,也是星团、星系团形成的基础。物理黑洞由一颗或多颗天体坍缩形成,具有巨大的质量。当一个物理黑洞的质量等于或大于一个星系的质量时,我们称之为奇点黑洞。暗能量黑洞的体积很大,可以有太阳系那般大。但物理黑洞的体积却非常小,它可以缩小到一个奇点。

黑洞吸积

Ramesh Narayan、Eliot Quartaer 文 Shea 译

黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的,这一过程被称为吸积。高温气体辐射热能的效率会严重影响吸积流的几何与动力学特性。目前观测到了辐射效率较高的薄盘以及辐射效率较低的厚盘。当吸积气体接近中央黑洞时,它们产生的辐射对黑洞的自转以及视界的存在极为敏感。对吸积黑洞光度和光谱的分析为旋转黑洞和视界的存在提供了强有力的证据。数值模拟也显示吸积黑洞经常出现相对论喷流也部分是由黑洞的自转所驱动的。

天体物理学家用“吸积”这个词来描述物质向中央引力体或者是中央延展物质系统的流动。吸积是天体物理中最普遍的过程之一,而且也正是因为吸积才形成了我们周围许多常见的结构。在宇宙早期,当气体朝由暗物质造成的引力势阱中心流动时形成了星系。即使到了今天,恒星依然是由气体云在其自身引力作用下坍缩碎裂,进而通过吸积周围气体而形成的。行星——包括地球——也是在新形成的恒星周围通过气体和岩石的聚集而形成的。但是当中央天体是一个黑洞时,吸积就会展现出它最为壮观的一面。

然而黑洞并不是什么都吸收的,它也往外边散发质子

爆炸的黑洞

黑洞会发出耀眼的光芒,体积会缩小,甚至会爆炸。当英国物理学家史迪芬·霍金于1974年做此语言时,整个科学界为之震动。黑洞曾被认为是宇宙最终的沉淀所:没有什么可以逃出黑洞,它们吞噬了气体和星体,质量增大,因而洞的体积只会增大,霍金的理论是受灵感支配的思维的飞跃,他结合了广义相对论和量子理论。他发现黑洞周围的引力场释放出能量,同时消耗黑洞的能量和质量,这种“霍金辐射”对大多数黑洞来说可以忽略不计,而小黑洞则以极高的速度辐射能量,直到黑洞的爆炸。

奇妙的萎缩的黑洞

当一个粒子从黑洞逃逸而没有偿还它借来的能量,黑洞就会从它的引力场中丧失同样数量的能量,而爱因斯坦的公式E=mc^2表明,能量的损失会导致质量的损失。因此,黑洞将变轻变小。

沸腾直至毁灭

所有的黑洞都会蒸发,只不过大的黑洞沸腾得较慢,它们的辐射非常微弱,因此另人难以觉察。但是随着黑洞逐渐变小,这个过程会加速,以至最终失控。黑洞委琐时,引力并也会变陡,产生更多的逃逸粒子,从黑洞中掠夺的能量和质量也就越多。黑洞委琐的越来越快,促使蒸发的速度变得越来越快,周围的光环变得更亮、更热,当温度达到10^15℃时,黑洞就会在爆炸中毁灭。

关于黑洞的文章:

自古以来,人类便一直梦想飞上蓝天,可没人知道在湛蓝的天幕之外还有一个硕大的黑色空间。在这个空间有光,有水,有生命。我们美丽的地球也是其中的一员。虽然宇宙是如此绚烂多彩,但在这里也同样是危机四伏的。小行星,红巨星,超新星大爆炸,黑洞……

黑洞,顾名思义就是看不见的具有超强吸引力的物质。自从爱因斯坦和霍金通过猜测并进行理论推导出有这样一种物质之后,科学家们就在不断的探寻,求索,以避免我们的星球被毁灭。

也许你会问,黑洞与地球毁灭有什么关系?让我告诉你,这可大有联系,待你了解他之后就会明白。

黑洞,实际上是一团质量很大的物质,其引力极大(仡今为止还未发现有比它引力更大的物质),形成一个深井。它是由质量和密度极大的恒星不断坍缩而形成的,当恒星内部的物质核心发生极不稳定变化之后会形成一个称为“奇点”的孤立点(有关细节请查阅爱因斯坦的广义相对论)。他会将一切进入视界的物质吸入,任何东西不能从那里逃脱出来(包括光)。他没有具体形状,也无法看见它,只能根据周围行星的走向来判断它的存在。也许你会因为它的神秘莫测而吓的大叫起来,但实际上根本用不着过分担心,虽然它有强大的吸引力但与此同时这也是判断它位置的一个重要证据,就算它对距地球极近的物质产生影响时,我们也还有足够的时间挽救,因为那时它的“正式边界”还离我们很远。况且,恒星坍缩后大部分都会成为中子星或白矮星。但这并不意味着我们就可以放松警惕了(谁知道下一刻被吸入的会不会是我们呢?),这也是人类研究它的原因之一。

我们已经了解了他可怕的吸引力,但没人清楚被吸入后会是怎样的一片景象。对此,学者、科学家们也是莫衷一是,众说纷纭的。有人认为,被他吸入的物质会被毁灭。有的人则认为,黑洞是通往另一宇宙空间的通道。到底被吸入之后会如何我们也不得而知,也许只有那些被吸进去的物质才了解吧!

黑洞只是宇宙千千万万奥秘中的一员,但我们探求它的小部分秘密就不知花费了多少时间,一代人的力量是有限的,但千百万代人的力量汇聚在一起就一定会成功,相信我们以及我们的后代在不久的将来会将黑洞以至整个宇宙的奥秘完全探求出来。

恒星,白矮星,中子星,夸克星,黑洞是依次的五个密度当量星体,密度最小的当然是恒星,黑洞是物质的终极形态,黑洞之后就会发生宇宙大爆炸,能量释放出去后,又进入一个新的循环