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  • 1 # 科學美少男

    你在地面上跳起來會落下,這是因為引力,火箭“跳”起來不落下是超過或達到了臨界的速度,這個速度我們稱之為逃逸速度,也叫第二宇宙速度。而光速是極限速度,如果在一個天體的表面經過都會被引力“拽下去”,那麼這個天體就是黑洞。

    什麼是黑洞

    圖:黑洞與光

    引力是維繫宇宙的四種基本物理力之一(還有電磁力、弱核力和強核力),我們生活在地球的引力之中,時時刻刻都在體驗它。從更大的尺度看,引力是宇宙中一切可見結構的“搭建工”,太陽系,銀河系和整個宇宙都離不開引力,而黑洞把引力利用到了極致!

    圖:愛因斯坦的履歷

    1916年,在《廣義相對論》釋出不到一年,德國物理學家史瓦西就基於此構建出黑洞的數學公式。1958年,美國物理學家大衛·芬克爾斯坦描繪出了黑洞的構想圖:太空中一個黑色的區域,在這個這裡,引力非常大,大到任何物質包括光子都無法從這個區域中逃逸出來。

    廣義相對論的愛因斯坦場方程:

    圖:Rμν裡奇曲率張量,R是標量曲率,gμν度規張量,G是牛頓引力常數,Tμν應力能張量。張量描述了時空中物體的幾何形狀。

    史瓦西構建的黑洞——史瓦西黑洞(不旋轉、不帶電荷)

    圖:Rs是史瓦西半徑,G是萬有引力常數,M是質量,c是光速

    據目前所知離我們最近的黑洞是HR 6819三星系統,距離我們1000光年。天文學家根據其他兩顆恆星所受引力大小模擬出了黑洞的位置和軌跡(紅色軌跡)

    圖:什麼?你看不見它?你當然看不見它,因為它是黑洞。

    黑洞大多數由恆星演化而來,能否成為黑洞則取決於恆星的質量。我們的太陽是顆黃矮星,還不足以形成黑洞。大約50億年左右,太陽會耗盡“氫燃料”,緩慢地膨脹成紅巨星,它會吞沒周圍的行星,甚至是地球,然後引力繼續將它坍縮成暗淡的白矮星,最終“溶解”成星雲。

    圖:恆星的演化

    如果恆星的質量達到30倍太陽質量,上述還不是它的宿命,黑洞才是它的歸宿。與太陽一樣,恆星會更快得耗盡氫,核聚變產生氦,氦還會繼續聚變,氦的產物也會繼續聚變。一次次的廢料成為下一階段的原材料,再成為廢料,再進行聚變,直到聚變再也無法產生足夠的能量來抵抗引力。於是恆星的核心向內坍塌,產生超新星爆炸。

    圖:超新星爆炸

    爆炸會衝散核心外層的物質,如果它剩下的質量大於3倍太陽的質量,引力會再次使它坍縮,最終形成一個密度無限大的點,我們叫它奇點,這就是黑洞。

    圖:《星際穿越》中黑洞

    任何有質量的物體,包括光,在黑洞附近運動時都會被拉向黑洞,如果進入黑洞的黑色區域,將無法逃離,無論任何物質,任何速度,這個區域被稱為視界,視覺的界限。

    黑洞的利用

    70年代,霍金透過量子力學推論出黑洞並非只進不出,它會向外釋放物質,我們稱之為霍金輻射。20世紀,大量物理學家提出了各種各樣收集霍金輻射的可行性方案,例如:將超強的弦放入輻射場中,還有說拿“桶”接的,當然這不是一般的桶。

    圖:黑洞與霍金輻射

    這些想法都純粹是理論上的,因為受制於材料的侷限性。隨著時間的推移,我們也許能夠開發出既能經受住黑洞的引力,又能經受住霍金輻射的極度高溫的工具。

    除了利用“天然”黑洞的能量,我們或許還能在未來的某一天創造出微型黑洞作為能源,當然這一切都是霍金說的:

    可能會有更小的迷你黑洞。如果宇宙是混沌的、不規則的,它們可能形成於非常早期的宇宙。一個質量相當於一座山的黑洞,會釋放出x射線和伽瑪射線,其速度約為1000萬兆瓦,足以供應全世界的電力。然而,駕馭一個迷你黑洞並不容易。你不能把它放在發電站裡,因為它會從地板上掉下去,最後落到地球的中心。唯一的辦法,就是讓黑洞繞著地球轉。

    ——史蒂芬·霍金

    圖:愛因斯坦-羅森橋又稱蟲洞

    除此之外,黑洞或許還可以幫助我們穿越遙遠距離。在蟲洞的理論中描述了時空中的兩點雖然相隔許多光年,但可以透過"黑洞與白洞”連線起來。蟲洞是愛因斯坦場方程的解,符合廣義相對論,在理論上是可行性的。

    圖:恆星接近黑洞後被撕碎

    雖然我們找到了黑洞存在的實際證據,並且拍攝到了它的吸積盤,但要用目前的技術證明蟲洞的存在是完全不可能的。要想證明唯一的辦法是駕駛一艘飛船中穿越它,難點在於這艘飛船在進入黑洞之後可能會被解體或是直接被撕碎。即使蟲洞真的存在,無論這艘飛船是探測器還是載人飛船,黑洞幾百光年或是上千光年的距離都不是目前人類敢想的。

    圖:黑洞吞噬

    最後

    這一切只能留給我們的後代來考慮,我們現在能做的就是為他們鋪好路,增加人類對黑洞和宇宙執行的基本瞭解。也許有一天,人類最終會解開宇宙的一切答案,穿梭於星系之間。

  • 2 # 石鼎文

    霍金某天由於護理會情人去了,一上午未吃飯未飲水,兩眼一黑,就產生了,他到直下午才開眼,所以光線進不了,他認為光轉了彎一片黑暗 ,於是成就他的黑洞理論…

  • 3 # 星球上的科學

    在宇宙中有很多神秘的現象,科學家們也一直想要去找到答案,雖然人類現在看似科學技術非常發達,但其實對宇宙來說還是不值一提的。

    說到宇宙中最神秘的,很多人腦子裡應該都是黑洞的景象。之前,人類只知道宇宙中存在著行星、恆星、星系,而關於黑洞是什麼,人類是不知道的,自從在宇宙中發現黑洞的存在,人類就特別感興趣,當我們瞭解黑洞之後,就感覺黑洞是神秘而又吸引人的。

    那麼黑洞到底是什麼?

    黑洞之所以被稱之為黑洞主要是由於它是一種完全不反射光線的黑體,總的來說黑洞其實就是指外宇宙空間記憶體在的一種天體,並且其密度無限大、溫度無限高、時空曲率也無限,最重要的是黑洞裡面還有著強大的吸力,據說任何靠近它的東西都會被席捲吞噬掉,無論恆星行星或是其他天外物質,乃至是光都難逃它的吸力。

    據科學家們統計黑洞總共佔據了宇宙總質量的90%,可以說黑洞在宇宙中是非常普遍的存在,不過我們人類用肉眼卻根本無法直接觀測到黑洞的存在,只能透過現有的天文物理學手段側面計算和監測。

    按理說任何東西吸收其他物質都應該會壯大自身的體積,但是根據科學家們的觀察,黑洞就不是這樣的,再加上我們對黑洞的瞭解少之又少,於是黑洞就成了一個神秘的存在。

    最早,黑洞是在廣義相對論中出現的,那個時候也沒人相信黑洞是真實存在的,之後隨著宇宙中的黑洞逐漸被發現,黑洞才被證明是真實存在的。

    黑洞是如何發現的呢?

    在18世紀末,是最先提出“黑洞”這個概念的時候,但在當時名字並不是“黑洞”而是稱為“暗星”,它的由來是由英國物理學家約翰·米歇爾和法國數學家拉普拉斯提出,他們稱在宇宙中存在著一種引力強到連光也無法從其周圍逃脫掉的天體。

    隨後在1915年愛因斯坦發表廣義相對論,還有德國天文學家卡爾·史瓦西在廣義相對論中的引力場方程基礎上推算出,如果一個質量一定的球形天體坍縮到特定範圍以內,其引力場之強將使包括光線在內的任何東西都無法從其中逃逸,這個特定範圍就是史瓦西半徑,但是在當時許多的科學家們並不認為在我們真實的世界會存在小於史瓦西半徑的天體。

    接著在1967年普林斯頓大學物理系教授約翰·惠勒將這類“引力完全塌縮天體”又被命名為“黑洞”。緊接著在1964年我們人類發現了藍超巨星天鵝座X-1,並且根據其執行軌道推算出它有一顆看不見的伴星,但當時對於這一類質量極大卻看不見的天體到底是不是黑洞存在著非常大的爭議。

    到了上世紀90年代天文學家們測出天鵝座X-1中不可見伴星的質量達到太陽質量的14.8倍,除了黑洞,根本無法解釋質量如此之大的不可見天體的存在。

    直到在2019年4月10日全球科學家合作的“事件視界望遠鏡”專案釋出首張黑洞照片,才證實了黑洞的存在,但在實際上黑洞根本是“看”不見的,EHT觀測到的只是黑洞周圍發光的星際物質,即吸積盤或噴流。

    在現代廣義相對論中,黑洞是宇宙空間記憶體在的一種密度極大體積極小的天體,那麼黑洞是如何形成的呢?

    簡單來說,黑洞是由質量足夠大的恆星在核聚變反應的燃料耗盡死亡後,發生引力坍縮所形成的。

    眾所周知,恆星在最初只含有氫元素,而由於其內部氫原子每時每刻都會發生裂變、聚變,再加上恆星的質量又很大,內部發生裂變與聚變的過程中產生的能量足夠與恆星的萬有引力相抗衡,以維持恆星結構的穩定,而且由於發生裂變與聚變,氫原子內部結構也會發生改變,破裂並組成其他新的元素,直至鐵元素的生成,之後恆星就會坍塌,由於鐵元素比較穩定並不能夠參與裂變或聚變只能存在於恆星內部,這導致恆星內部不具有足夠大的能量可以和大質量恆星的萬有引力抗衡,從而引發了恆星坍塌,最終形成黑洞。

    當一顆恆星逐漸衰老時,熱核反應也就會隨之耗盡中心燃料,再加上其中心產生的能量少,這就導致沒有足夠的力量來承擔外殼的質量,於是在外殼的壓力下,核心便會開始坍縮,直到最後形成體積無限小、密度無限大的一種星體,而且當其半徑一旦收縮到小於史瓦西半徑的時候,“黑洞”也就由此誕生了。

    總而言之,黑洞是時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體,因此黑洞是宇宙中最迷人的天體之一,但同時也是最難以捉摸的。

    那為什麼要研究黑洞呢?

    其實黑洞並不能直接給人類帶來什麼,但如果我們人類不去發現它,不去研究它,那麼人類肯定不會掌握到更高階的物理學,進而去實現時間旅行,可以說每發現一個領域其實也是在擴寬我們的認知,比如我們人類已經從微小的原子研究到了廣袤的宇宙。

    而且物理學家沉迷於黑洞,主要也是因為在研究黑洞的過程中,可以實現一個偉大的構想——廣義相對論與量子力學結合的可能性。

  • 4 # 美術家1

    愛因斯坦,霍金都說到黑洞時,都沒說清楚。黑洞是宇宙中是.缺失天體,引力來自缺失,也是宇宙大爆炸留下的宇宙坑。奇點來自暗能量,,,

  • 5 # 三毛萬物探

    今天就讓我們來聊一聊黑洞

    黑洞是什麼可能大家都看煩了吧,那我就在這裡簡單說一下。黑洞是一種特殊的天體,能夠吞噬萬物。

    黑洞的能力

    根據廣義相對論,質量很大的星球能造成強烈的時空扭曲,如果扭曲太過於強大,星球就會塌陷形成黑洞,從而連光都無法逃脫,因此黑洞內部是人類不能探測的,只能提出理論。

    通常黑洞都是恆星消亡後形成的

    黑洞的時空環境已經超出了人類的想象,強大的引力造成的時空塌陷,可能在黑洞裡一秒,地球上已經過去百年了。

    根據這次觀測,科學家們成功獲得了銀河系中心黑洞的射電影象資料,這個巨大的黑洞將露出真容,可能用不了多久我們就可以觀測到這個中心黑洞的結構影象了。

    愛因斯坦廣義相對論曾經對中心黑洞預言,說這裡的時空環境已經超出了人類的想象,一個非常小的點就凝聚了我們無法想象的力量。

    所以,對黑洞引力條件的研究可以幫助人類瞭解宇宙的時空。而這次的觀測,將是人類歷史的第一次。

  • 6 # Marx380

    說到黑洞,這是最近一個很熱門的話題,到底什麼是黑洞呢?黑洞是幹用什麼用的呢在下為你一一解答。

    首先,黑洞是一個人體器官,而且是渣女獨有,這是後天形成的,主要成因是性器官使用過度,得不到充分休息,造成瘀血不散,從而產生黑洞。黑洞產生後,造成性器官皮下積血,神經敏感度降低,導致性冷感,無高潮等症狀。所以我經常能在愛情動作片中看到裡面的女性都運動得非常激烈,特別是歐美片,手臂這麼粗的玩意也能捅進去,就是因為黑洞有吞噬一切傑寶的能力,換句話來說,就是無底深潭。

    所以,渣女只要形成黑洞,口味會越來越重,因為正常男人並不能帶給她滿足,所以不停追尋大傑寶,但大傑寶又不是人人都有,所以只能瞄在有錢人身上。你也知道現在醫療費用高企,所以就形成了一個惡性迴圈,渣女找大傑寶,找不到,就找醫生治療,又沒錢,所以就去傍大款,有點錢了,就去看醫生,然後黑洞發作,找大傑寶,找不到,就又要找錢去看醫生了。

  • 7 # 純鈞LHGR

    不是作用不作用的問題,黑洞是某些天體必然經歷的天體形態。

    什麼是黑洞?其實黑洞應該叫作“奇點”,“黑洞”算是藝名。

    比如太陽,它也有燃燒殆盡的時候。當然了,太陽太小,成不了黑洞。如果拿個頭來比喻的話,太陽如果跟一粒黃豆那麼大,能成為黑洞的恆星起碼也有鴨蛋大小了。

    當恆星燃燒殆盡,但是內部的反應還是存在,就會由天體外部向內發生坍縮,縮成一個一個密度接近無限大、體積接近無限小的點,這個點,就叫“奇點”。

    為什麼叫黑洞呢?是因為奇點引力太大,會把別的天體的物質吸過來,當然,它有一個範圍。因為光也會被奇點的引力吸進去,所以這個範圍看起來是黑的,叫做“事件視界。範圍之外,圍滿了其他天體物質,中心是個洞,所以稱之為黑洞。

    也就是說,我們看到的黑洞,其實是奇點的事件視界。真正的黑洞是那個奇點,不過我們看不見。

    黑洞周圍會有很多分流,分流對於整個星系,以及星系演化,都起著非常重要的作用。

    而人類研究黑洞,主要是為了將來能夠進行時空旅行打基礎。並且,由於宇宙中可能存在著對地球產生重大危害是事件,透過研究黑洞,掌握宇宙的動態,或許將來哪一天人類需要移居其他星體,甚至對抗外星入侵等等,都不可能在兩眼一摸黑的情況下胡搞,所以對黑洞的研究屬於未雨綢繆的舉措。

  • 8 # 悟空科學

    距離地球15000光年!比太陽大70倍,中國發現第1顆“怪獸黑洞”!

    在科學中,黑洞對我們來說已經不陌生了,自從人類第1張黑洞照片公佈之後,科學家們對黑洞的探索就進入到了一個“新階段”。人類首張面世的黑洞,是位於室女座一個巨橢圓星系M87的中心,距離距離地球5500萬光年,質量約為太陽的65億倍。而這個黑洞並非是人類發現的“優質”黑洞,中國最近又發現了一顆“不一樣”的黑洞,比這個還具有爭議點。

    根據《自然》雜誌最新科學報告指出,中國科學家打破了這個第1張人類黑洞的“侷限性”,人類再次迎來了不一樣的黑洞資料,探索到了“無法預測”的恆星黑洞,這也是迄今為止第1顆最大質量的恆星級黑洞,對,你沒看錯,這就是由中國科學團隊所發現的,我們來看看這個恆星黑洞到底如何。

    根據科學資料顯示,該恆星黑洞其質量比太陽大70倍,所以又有人稱它為“怪獸黑洞”,該黑洞是距離地球15000光年(1.5萬光年),被研究人員命名為LB-1。根據科學預估資料顯示,本次發現的恆星黑洞也是銀河系之中的一個,總計可能有1億個恆星黑洞。

    這是由大質量恆星坍縮形成的宇宙天體,因此即使是光也無法逃脫。但是到目前為止,我看們對恆星黑洞的認知有點不一樣,那就是科學家們初期預估的時候,我們銀河系中單個恆星黑洞的質量不超過太陽的20倍,而這次達到了70倍,所以完全是初期科學家們又預估錯了。

    中國國際科學家團隊發現了一個巨大的恆星級黑洞,推翻了這一假設,顛覆了他們的理論基礎,當然,對於這次的恆星黑洞的發現,他們也感覺到很驚訝。根據中國科學團隊劉教授表示,據目前大多數恆星演化模型,在我們的星系中甚至不應該存在如此質量的黑洞。

    而這次的發現真的是很意外,很明顯這是不符合常理的,並且LB-1比我們想象的還要大兩倍。雖然我們上面也說了,整個銀河系存在上億的恆星黑洞,不過根據科學團隊表示,只有在適當的時候才可能發現它,並非是任何時段都能發現,到底是什麼時段?

    只有當黑洞吞噬伴星發出的氣體時,才能發現恆星黑洞,而吞噬的過程之中,會產生強的X射線,這就是觀察到恆星黑洞的點,利用地球上探測器揭示了“坍塌物體”的存在,由於X射線的強度不會太好,所以中國科學團隊為了解決這一問題的“侷限性”。

    採用了大天區多目標光纖光譜望遠鏡(LAMOST)對天空進行了調查,尋找繞其引力拉動一個“不可見物體”的恆星,這才確定它的存在,這真的是“大海撈針”,發現不容易,所以這算是中國科學家在獲取“恆星黑洞”方面取得的重大研究成功。

    最後來看看什麼是大天區多目標光纖光譜望遠鏡(LAMOST),它是世界上光譜獲取率最高的望遠鏡和世界上口徑最大的大視場望遠鏡,其工程規模和難度已達到當前世界上口徑最大的10米望遠鏡的水平。LAMOST擁有4000顆眼睛(4000根光纖),一次能夠觀測近4000個天體。

    所以也具有“光譜之王”的稱號,而這次這顆恆星黑洞的發現,也是迄今為止最大質量的恆星級黑洞,也是LAMOST發現的第1顆(首顆)黑洞,這一成果也為天文學家提供了一種利用LAMOST巡天優勢尋找黑洞的新方法,所以這是中國在天文學上的一個重大突破,再次為科學家們的辛苦表示祝賀,辛苦了。

  • 9 # 霜葉9975

    黑洞是恆星死了的高度收縮殭屍因為吸引力與物體質量成正比,因為僵縮後質量很大所以引力很大,所有其他的物質靠近它都會被吸入吞噬掉,又像地面上一個又深又黑的地洞的形象比喻叫法吧,作用當然很大,看看那裡有專門黃金星球吸一個回來,再拿個白洞套在屁股就可以痾返出了,

    我想問有關專家,黑洞吸不吸暗物質及暗能量?如果吸,那麼一下就會把它撐死掉,

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