消失在黑洞的奇点.ppt

1,第8讲 消失在黑洞的奇点,2,白矮星,电子简并力支撑着白矮星。,3,中子星,中子简并力支撑着中子星。中子的支撑力有没有限度呢？,4,中子星的塌缩,当中子星质量超过奥本海默极限时，中子将会被万有引力压碎，中子星崩溃，成为一个黑洞。,5,小于1.44太阳,恒星残骸,恒星残骸,白矮星,大于1.44太阳(钱德拉塞卡极限),中子星,大于2.3太阳,奥本海默极限,黑洞,6,2、奇妙的时空弯曲,7,A、太阳周围空间弯曲的验证,太阳使周围空间弯曲，其后的星光经过太阳附近时沿着弯曲路径行进，这个弯曲约为1.74角秒，1919年被证实。这不是光线被引力弯曲，而是光线沿最短路径运行的结果，或者说，在光线看来，这条弯曲的路径就是最直的。,8,太阳对时间的弯曲,太阳也使周围的时间弯曲。在太阳表面，时间流比远离太阳慢百万分之二，即一年慢64秒。,9,太阳表面的光线,太阳表面的光线实际上是弯曲了约百万分之二发射出来的，即偏离1.74角秒，这近似于直线。,10,B、白矮星对时间和空间的弯曲,白矮星可对其周围时空弯曲千分之一。它可使光线偏转数百角秒，表面的时间流每年慢8个多小时。,11,白矮星表面的光线,白矮星表面空间弯曲千分之一，它的光实际上是偏离几百角秒后发出来的。,12,C、中子星对时空的弯曲,中子星可对其周围时空弯曲十分之一，使光线偏转二十多度，其表面时间流每年慢30多天。,13,中子星表面的光线,中子星表面空间弯曲十分之一，它发出的光线偏离了二十多度。,14,D、黑洞对时空的弯曲,光线从黑洞的表面根本就发不出来，换句话说，没有东西能够从黑洞逃逸出来，故名黑洞。,15,3、奇妙的黑洞,地球：质量60万亿亿吨，史瓦西半径1CM山峰：10亿吨，史瓦西半径10-15米。人体：0.1吨，史瓦西半径10-25米。,16,1、黑洞里面有什么？,视界,奇点,1033厘米，比原子核小1万亿亿倍。,黑洞的边界,17,2、最简单的天体,当星体形成黑洞时，其表面乃至于内部的一切特性都被抹去，形成简单的球形的黑洞，有关恒星的历史信息消失了。描述黑洞最主要的参量是质量，还有两个次要的参量：旋转和电荷。,18,3、贪婪的黑洞,无论黑洞吞食多少，其内部总是空空如也，所有质量都以一种未知的形式集中在黑洞中心的奇点。黑洞的体积呢？,19,黑洞的体积和密度,太阳质量的黑洞，其视界周长是18.6千米。视界的周长正比于质量，一个10倍太阳质量的黑洞，其视界周长是186千米。类星体3C273中心有约20亿太阳质量的黑洞，其视界周长达370亿千米。,20,4、黑洞之旅,21,下面黑洞的圆盘慢慢变大。你想，当你降到视界附近时，它就会像巨大的黑色地板铺满你的脚下，而你的头顶上是灿烂的星空。,22,随着你继续下落，黑盘子继续长大，竟从你周围升起，遮盖了一切，只留下头上一道明亮的圆形光路，你能从它看到外面的宇宙，你仿佛走进一个洞穴，越陷越深。,23,你越陷越深，头顶的天空越来越小，已经进入视界了吗？,24,黑洞弯曲了星光,25,全天的星星集中在一起,26,接近视界,27,永别,28,巨大的潮汐力,视界附近巨大的潮汐力使你受到极大的的引力差，这相当于把你的脚吊在钢梁上，而头部承受2000万人的重量。,10亿公斤,29,宇航员发出的信息,宇航员每隔相等的时间向飞船发一速绿色激光脉冲。,30,飞船舱接收到的信息,飞船舱接收到的激光脉冲由绿到红，再到微波、无线电波，波长越来越长，间隔时间越来越长，信号越来越暗淡。,31,时间冻结,10M,宇航员发出的信号，传回的越来越慢。最后，当宇航员到达视界时，信号冻结了，飞船舱内看到宇航员似乎永久地停留在视界处。,32,宇航员的最后一个光子,宇航员在黑洞视界处发出的最后一个光子试图逃脱，它会怎样运动？,33,宇航员的最后一个光子,试图逃脱的光子不会象牛顿定律预言的那样，会飞起一段距离再落下来，而只能沿着视界运动，决不可能逾越视界，因为视界上的空间是二维的。,34,进入黑洞的路径,物质粒子以极快的速度从黑洞边缘沿如图路径被吸入黑洞，它进入的轨迹为：,A、如图黄线；B、黄线，但也可能围绕奇点旋转，螺旋落入黑洞。C、如图绿线。D、如图绿线，但有可能穿过奇点，多次振荡后静止到奇点。,35,时空弯曲,36,时空观的改变,空间的弯曲，空间的封闭，空间维数的变化。时间的变慢，时间的停止。奇点：时间和空间的终结，物质消失。天体死亡的最终结局是黑洞，是黑洞里的奇点，一个不可思议的奇点之处。,37,小于1.44太阳(钱德拉塞卡极限),恒星残骸,恒星残骸质量,白矮星,中子星,黑洞,大于2.3太阳(奥本海默极限),小于1.44太阳,38,白矮星,恒星墓志铭,小康社会,大同世界,一切皆空,黑洞,中子星,