只是在外面看不到而已
先說怎麼形成
當恆星向內塌縮的時候,中子星首先形成,所有位置空間裡都是中子,動量空間裡也都是中子
泡利不相容定理介入,2個費米子不能處於同一個量子態,可以理解為排隊,你可以和你前面和後面的人排的越來越緊,但是你們的位置始終不能重疊。
這保證了電子能處在不同的穩定軌道里,中子星足以保持形狀,在中子星裡所有動量空間和位置裡都擠滿了中子,靠中子簡併壓維持,這個東西非常強大,而且沒有什麼東西可以抵抗泡利不相容定理,所以中子星暫時是安全的
但是這時候另一個東西介入進來了,海森堡測不準定理
在這個定理裡,動量和位置需要有一個是無法被限制的,我們剛才說了中子星裡所有position space都堆滿了中子,那說明它的動量空間會變的非常巨大,這個後面講,更為重要的是,海森堡不確定性幫我們繞過了泡利不相容定理,讓我們能進一步製造黑洞
之前說了中子星靠中子簡併壓維持其形狀,但是這個不是長久之計,簡併壓是有極限的,這個極限叫奧本海默極限,大概3個太陽的質量,仍然用排隊理解,當所有人排的越來越緊的時候,整個隊的表面半徑是越來越小了,這時候增加人數之後,佇列質量增加,佇列排列的更緊了,越來越小
當星體持續塌縮,更多的質量進入,position space進一步減少,中子排列的越來越緊,中子星越來越“小”,質量越來越大,此時已經很危險了,在中子星表面有潛在的事件視界形成,當中子星質量超過奧本海默極限的時候,他的表面半徑小於史瓦西半徑,真正的黑洞形成了。
史瓦西半徑,小於這個半徑之後,逃離表面需要的速度大於光速。
過程大概是這樣
當質量超過3個太陽的時候,position space被壓縮到極限,恆星表面和事件視界重合,黑洞形成。
題主知道時間膨脹無限導致從外界參考系看來沒東西會實際掉入黑洞裡,這點很酷,說明題主還是下了功夫在裡面的,但是這和黑洞會變大沒有什麼關係
題主首先搞清楚一個概念,引力場會引起電磁輻射紅移,這種叫做愛因斯坦紅移
K是牛頓常數G
M是質量
r是距離
黑洞附近的光由於黑洞強大的引力導致紅移到了無法被觀測的程度,而由於鐘慢效應,落入黑洞的物體的時間相對我們來說越來越慢,物體到達事件視界的時候,時間膨脹達到了無限,物體彷彿停止了運動凍在了事件視界上,穿過事件視界這件事好像從沒發生過,而且由於引力紅移,物體逐漸紅移最後消失。所以實際上是由於引力紅移導致外界無法觀測到物體落入黑洞,而不是他真的就穿不過去了。
更直觀點
上彭羅斯圖
我們在正中間,那個箭頭是光錐的路徑,光錐始終會沿著45度角向無限遠移動,左右都是,上下代表無限遠的未來和過去,左右代表無限遠的空間,箭頭所指是類光的無窮遠。我們在最中間那個點上,向無窮遠的未來移動。
如果我們在這個圖裡放入黑洞會怎麼樣?
鋸齒狀的就是黑洞的奇點。奇點在無窮遠的未來,可以看到,從我們當前位置出發的光錐無法避免的會向黑洞中移動,而horizon就是最後的警戒線。The point of no return
現在假設我們在遠離黑洞的宇宙觀察一個物體落入黑洞,我們會看到什麼
紅色是我們正常的世界線,紫色是物體的運動軌跡,綠色是物體發出的光,看到最上面那條了嗎,在穿過事件視界之前最後那束光,那束光需要無窮遠的時間類才能到達我們。然後在這過程中越接近事件視界光波紅移越嚴重,到最後已經是無法被觀測的低能了。
但它依舊掉進去了,所以黑洞質量也增加了,所以黑洞也變大了。
只是在外面看不到而已
先說怎麼形成
當恆星向內塌縮的時候,中子星首先形成,所有位置空間裡都是中子,動量空間裡也都是中子
泡利不相容定理介入,2個費米子不能處於同一個量子態,可以理解為排隊,你可以和你前面和後面的人排的越來越緊,但是你們的位置始終不能重疊。
這保證了電子能處在不同的穩定軌道里,中子星足以保持形狀,在中子星裡所有動量空間和位置裡都擠滿了中子,靠中子簡併壓維持,這個東西非常強大,而且沒有什麼東西可以抵抗泡利不相容定理,所以中子星暫時是安全的
但是這時候另一個東西介入進來了,海森堡測不準定理
在這個定理裡,動量和位置需要有一個是無法被限制的,我們剛才說了中子星裡所有position space都堆滿了中子,那說明它的動量空間會變的非常巨大,這個後面講,更為重要的是,海森堡不確定性幫我們繞過了泡利不相容定理,讓我們能進一步製造黑洞
之前說了中子星靠中子簡併壓維持其形狀,但是這個不是長久之計,簡併壓是有極限的,這個極限叫奧本海默極限,大概3個太陽的質量,仍然用排隊理解,當所有人排的越來越緊的時候,整個隊的表面半徑是越來越小了,這時候增加人數之後,佇列質量增加,佇列排列的更緊了,越來越小
當星體持續塌縮,更多的質量進入,position space進一步減少,中子排列的越來越緊,中子星越來越“小”,質量越來越大,此時已經很危險了,在中子星表面有潛在的事件視界形成,當中子星質量超過奧本海默極限的時候,他的表面半徑小於史瓦西半徑,真正的黑洞形成了。
史瓦西半徑,小於這個半徑之後,逃離表面需要的速度大於光速。
過程大概是這樣
當質量超過3個太陽的時候,position space被壓縮到極限,恆星表面和事件視界重合,黑洞形成。
題主知道時間膨脹無限導致從外界參考系看來沒東西會實際掉入黑洞裡,這點很酷,說明題主還是下了功夫在裡面的,但是這和黑洞會變大沒有什麼關係
題主首先搞清楚一個概念,引力場會引起電磁輻射紅移,這種叫做愛因斯坦紅移
K是牛頓常數G
M是質量
r是距離
黑洞附近的光由於黑洞強大的引力導致紅移到了無法被觀測的程度,而由於鐘慢效應,落入黑洞的物體的時間相對我們來說越來越慢,物體到達事件視界的時候,時間膨脹達到了無限,物體彷彿停止了運動凍在了事件視界上,穿過事件視界這件事好像從沒發生過,而且由於引力紅移,物體逐漸紅移最後消失。所以實際上是由於引力紅移導致外界無法觀測到物體落入黑洞,而不是他真的就穿不過去了。
更直觀點
上彭羅斯圖
我們在正中間,那個箭頭是光錐的路徑,光錐始終會沿著45度角向無限遠移動,左右都是,上下代表無限遠的未來和過去,左右代表無限遠的空間,箭頭所指是類光的無窮遠。我們在最中間那個點上,向無窮遠的未來移動。
如果我們在這個圖裡放入黑洞會怎麼樣?
鋸齒狀的就是黑洞的奇點。奇點在無窮遠的未來,可以看到,從我們當前位置出發的光錐無法避免的會向黑洞中移動,而horizon就是最後的警戒線。The point of no return
現在假設我們在遠離黑洞的宇宙觀察一個物體落入黑洞,我們會看到什麼
紅色是我們正常的世界線,紫色是物體的運動軌跡,綠色是物體發出的光,看到最上面那條了嗎,在穿過事件視界之前最後那束光,那束光需要無窮遠的時間類才能到達我們。然後在這過程中越接近事件視界光波紅移越嚴重,到最後已經是無法被觀測的低能了。
但它依舊掉進去了,所以黑洞質量也增加了,所以黑洞也變大了。