有关黑洞的思考.ppt
有关黑洞的思考,PB06203240 代霞,什么是黑洞？,“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。,什么是黑洞？,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。,什么是黑洞？,等恒星的半径小到一特定值（天文学上叫“史瓦西半径”）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”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。,黑洞模拟图,黑洞的形成,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。,黑洞的形成,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。,黑洞的形成,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。,黑洞的形成,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，直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度(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。,黑洞的“隐身术”,与别的天体相比，黑洞是很特殊的。例如，黑洞有“隐身术”，人们无法直接观察到它，连科学家都对此无能为力。那么，黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢？,黑洞的“隐身术”,这与黑洞本身的特点有关。首先，我们知道，黑洞的逃逸速度是大于光速的。按广义相对论，光子也要受到引力的作用。于是，在黑洞中，就是光也传不出来。所以人们无法看到黑洞，也接受不到有关黑洞内部的任何信息。,黑洞里面是什么？,黑洞的内部是什么呢？应该说，是更强大，更深层的空间。倘若真的会有物质被黑洞吸入，就会被它的空间所“消化”掉，但这会减缓黑洞自身的灭尽过程。不过这黑洞不是一个过道儿，不会是从这边进，再从那边吐出什么来。它的方向是从半有半无走向彻底的无，它只能是越来越走向没有。有一种说法是，黑洞应该属于“场”的范畴，接近于半物质状态。,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。,两个有趣现象,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。,两个有趣现象,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。,两个有趣现象,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。,一个设想,在相对论中没有绝对时间。每个观测者都有自己的时间测量。在恒星形成黑洞是，由于恒星的引力场，在恒星上某人的时间将和在远处某人的时间不同。假定在坍缩星表面有一航天员和恒星一起向内坍缩，按照他的表，每一秒钟发一信号到一个绕着该恒星转动的空间飞船上去。在他的表的某一时刻，譬如11点钟，恒星刚好收缩到它的临界半径，此时引力场强到没有任何东西可以逃逸出去，他的信号再也不能传到空间飞船了。,一个设想,当11点到达时，他在空间飞船中的伙伴发现，航天员发来的一串信号的时间间隔越变越长。但是这个效应在10点59分59秒之前是非常微小的。在收到10点59分58秒和10点59分59秒发出的两个信号之间，他们只需等待比一秒钟稍长一点的时间，然而他们必须为11点发出的信号等待无限长的时间。,一个设想,但另一方面，离开恒星越远则引力越弱，所以作用在这位航天员脚上的引力总比作用到他头上的大。在恒星还未收缩到临界半径而形成事件视界之前，这力的差就已经将我们的航天员拉成意大利面条那样，甚至将他撕裂！,一个设想,但是，当他到达临界半径时，不会有任何异样的感觉，甚至在通过永不回返的那一点时，都没注意到。但是，随着这区域继续坍缩，只要在几个钟头之内，作用到他头上和脚上的引力之差会变得如此之大，以至于再将其撕裂。,在以前看来，这些现象都很令人不可思议。但从相对论及黑洞理论看来，他们都是有可能发生的。由于所学知识有限，在此对这个问题不再作进一步探讨。,我的设想,我的设想就是，假设有粒子可以从黑洞逃出。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=mc2表明，能量的损失会导致质量的损失。因此，黑洞将变轻变小。,我的设想,随着粒子的不断逃逸，黑洞的质量会越来越小，最后，黑洞有可能会消失。由此，我们可以知道，宇宙中的黑洞是不断地在形成，又不断地在湮灭的。,结束,不知道我的这些看法是否正确，不妥的地方，还望老师指出。,
