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第65章 时空曲率

在这颗金色的星球上面,他们继续谈论着,关于黑洞的内容。

何威大华道:“黑洞(时空曲率大到光都无法逃脱的天体)。该黑洞位于,室女座一个巨椭圆星系M87的中心,距离地球5500万光年,质量约为太阳的65亿倍。它的核心区域存在一个阴影,周围环绕一个新月状光环。爱因斯坦广义相对论被证明在极端条件下,仍然成立。”

电脑手表,投射出这些画面。

黑洞是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种天体。

黑洞的引力很大,使得视界内的逃逸速度大于光速。

“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。

科学家曰:“发现时间 1916年。这个也是,非常的重要。这是,多么长的漫长历史。”

电脑手表,立刻投射这些方面……

黑洞无法直接观测,但可以借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到,它对其他事物的影响。

借由物体被吸入之前的因高热而放出和γ射线的“边缘讯息”,可以获取黑洞存在的讯息。

推测出黑洞的存在,也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹,取得位置以及质量。

1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了,爱因斯坦引力场方程的一个真空解,这个解表明,如果将大量物质集中于空间一点,其周围会产生奇异的现象,即在质点周围存在一个界面——“视界”一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。

这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”。

何威大华道:“演化过程。这些我们,或许都清楚了,黑洞就是中心的一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小,热量无限大的奇点和周围一部分空空如也的天区,这个天区范围之内不可见。依据阿尔伯特-爱因斯坦的相对论,当一颗垂死恒星崩溃,它将聚集成一点,这里将成为黑洞,吞噬邻近宇宙区域的所有光线和任何物质。黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程:某一个恒星在准备灭亡,核心在自身重力的作用下迅速地收缩,塌陷,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体,同时也压缩了内部的空间和时间。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,连中子间的排斥力也无法阻挡。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。由于高质量而产生的引力,使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。”

便携电脑,手表,立刻投射,这些画面。

也可以,简单理解为:通常恒星最初只含氢元素,恒星内部的氢原子核时刻相互碰撞,发生聚变。

由于恒星质量很大,聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡,以维持恒星结构的稳定。

由于氢原子核的聚变产生新的元素——氦元素,接着,氦原子也参与聚变,改变结构,生成锂元素。

如此类推,按照元素周期表的顺序,会依次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成,直至铁元素生成,该恒星便会坍塌。

这是由于铁元素相当稳定,参与聚变时释放的能量小于所需能量,因而聚变停止,而铁元素存在于恒星内部,导致恒星内部不具有足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡,从而引发恒星坍塌,最终形成黑洞。

说它“黑”,是因为它产生的引力使得它周围的光都无法逃逸。

跟中子星一样,黑洞也是由质量大于太阳质量好几十甚至几百倍以上的恒星演化而来的。

科学家曰:“吸积。这些你我也清楚,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。已观测到了,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。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。黑洞除了,吸积物质之外,还通过霍金蒸发过程,向外辐射粒子。”

电脑手表,投射出更多知识。

当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料,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,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。

而当它的半径,一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),质量导致的时空扭曲,就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就诞生了。

何威大华道:“蒸发。相信我们都清楚,这些内容。霍金还证明,每个黑洞,都有一定的温度,而且温度的高低与黑洞的质量成反比例。也就是说,大黑洞温度低,蒸发也微弱;小黑洞的温度高蒸发也强烈,类似剧烈的爆发。相当于一个太阳质量的黑洞,大约要1x10^66年才能蒸发殆尽;相当于一颗小行星质量的黑洞会在1x10-21秒内蒸发得干干净净。”

电脑手表,投射出更多的画面。

由于黑洞的密度极大,根据公式我们可以知道密度=质量/体积,为了让黑洞密度无限大,而黑洞的质量不变,那就说明黑洞的体积要无限小,这样才能成为黑洞。

黑洞是由一些恒星“灭亡”后所形成的死星,它的质量极大,体积极小。

但黑洞也有灭亡的那天,按照霍金的理论,在量子物理中,有一种名为“隧道效应”的现象,即一个粒子的场强分布虽然尽可能让能量低的地方较强,但即使在能量相当高的地方,场强仍会有分布,对于黑洞的边界来说,这就是一堵能量相当高的势垒,但是粒子仍有可能出去。

科学家曰:“毁灭。这些现象,我们也是应该清楚。黑洞会发出耀眼的光芒,体积会缩小,甚至会爆炸,会喷射物体,发出耀眼的光芒。当英国物理学家斯蒂芬·威廉·霍金于1974年做此预言时,整个科学界为之震动。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。”

电脑方面,显示这些文字……

假设一对粒子,会在任何时刻、任何地点被创生,被创生的粒子就是正粒子与反粒子,而如果这一创生过程发生在黑洞附近的话就会有两种情况发生:两粒子湮灭、一个粒子,被吸入黑洞。

“一个粒子被吸入黑洞”这一情况:在黑洞附近创生的一对粒子其中一个反粒子会被吸入黑洞,而正粒子会逃逸,由于能量不能凭空创生,我们设反粒子携带负能量,正粒子携带正能量,而反粒子的所有运动过程,可以视为是一个正粒子的为之相反的运动过程,如一个反粒子,被吸入黑洞可视为一个正粒子从黑洞逃逸。

这一情况就是一个携带着从黑洞里来的正能量的粒子逃逸了,即黑洞的总能量少了,而爱因斯坦的质能方程E=mc2表明,能量的损失会导致质量的损失。

当黑洞的质量,越来越小时,它的温度,会越来越高。

这样,当黑洞损失质量时,它的温度和发射率增加,因而它的质量损失得更快。

这种“霍金辐射”对大多数黑洞来说,可以忽略不计,因为大黑洞辐射的比较慢,而小黑洞则以极高的速度辐射能量,直到黑洞的爆炸。

“所以黑洞,总是会存在,一种低迷状态。这种低迷状态,就是有,各种各样的例子造成。黑洞本身的能量,所决定。黑洞,本身的所有状态。”

“我们的这些猜测,还没有一定的证据。所以我们,要不断的猜测,然后在各种各样的方面上。进行,推测。”

“必须彻底地了解,黑洞所有的规律。黑洞,到底会带给了,我们多少的科技……”

“所以了解黑洞,对于我们来说非常的重要。基于我们,所了解的黑洞情况。我们总是会发现,黑洞的所有状况。”

“只要我们大家,想尽一切办法去了解,黑动物一样的黑洞的所有状态,就一定可以破解,黑洞状态,跌至谷底原因。”

“所以我们会有,各种各样的猜测。这些猜测,最终会让我们,彻底的明白,为什么黑洞,会长时间陷入低迷状态。”

“一定要想尽一切办法,了解黑洞的自我调整规律。为什么,黑洞存在一种,自我调整规律?难道黑洞本身,具有大量的意识……”

大家对于,这些事情,研究得非常透彻。他们在这颗金色的星球上面,继续探索,各种各样的遗址……

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