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  • 1 # 使用者1353027421072

    作為一名高中生學識有限只能用高中物理的萬有引力和圓周運動向心力來解釋這個問題。根據圓周運動向心力方程F=ma=mv^2/r =4mπ^2r/T^2(m為光的質量,v是光速,r為圓周半徑,T是圓周運動的週期也就是繞轉一週所需時間,這個值是極小的。)如果萬有引力大小達到這一數值則光就可圍繞這個天體做圓周運動,如果未達到光就會逃逸,如果大於這個數值天體就會把光拉向自己。再根據萬有引力方程F"=MmG/r^2 (M為中心天體質量這裡可以看做黑洞質量,G為萬有引力常量數值為6.67×10^11N·m^2/kg^2,r為黑洞與光的距離在這裡可以看作圓周半徑)假使F=F",聯立兩個方程MmG/r^2=4mπ^2r/T^2化簡約掉光的質量m, MG/r^2=4π^2r/T^2---> M=4π^2 r^3/GT^2由此可看出天體質量達到4π^2 r^3/GT^2就可以使光繞這個天體做勻速圓周運動,因為光速極大平方後更是達到接近10的17次方所以除了黑洞幾乎沒有天體能夠吸引住它。再移個項M/r^3=4π^2/GT^2根據球體體積公式V=4/3πr^3 求出此時的天體密度=M/V=M/(4/3πr^3)=3π/GT^2根據以上,天體密度達到3π/GT^2就可以使光繞它勻速圓周運動,大於這個數值就可以把光拉向自己使其無法逃逸。那麼黑洞形成原因如下:

    當一顆恆星衰老時,它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料(氫),由中心產生的能量已經不多了。這樣,它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下,核心開始坍縮,物質將不可阻擋地向著中心點進軍,直到最後形成體積接近無限小、密度幾乎無限大的星體。黑洞的密度無限大,也就能很好解釋為什麼光逃離不了黑洞了。(以上純理論,因為學識有限沒有考慮更多情況不嚴密之處歡迎指正)

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