什麼是黑洞?
自由空間中的星系galaxy in a free space
你肯定聽說過他們——你知道他們是深空的黑暗而強大的謎團,但你真的知道他們是什麼,他們是如何工作的嗎?
黑洞是太空中引力非常強的地方,由於大量物質被擠進黑洞的大小,沒有什麼能逃脫它的引力。
不是行星,不是恆星,甚至不是電磁輻射,如光。
因為沒有光可以逃脫,黑洞是看不見的——它們看不見,在空間的背景下顯得黑色。
科學家知道他們存在的唯一方法就是使用專門的望遠鏡來觀察恆星和周圍氣體的行為,以及它們的行為隨著它們與黑洞的距離的變化而變化。
是否有不同型別的型別?確實有幾種型別的黑洞——最小的黑洞和只有一個原子一樣小,但是它們包含著一座大山的質量。
放一下這個觀點:一滴水含有2,000,000,000,000,000,000(兩個性離子)原子的氧,是氫的兩倍。
想象一下,一些大山被壓成一滴水的大小...太密集了!
也有"恆星"黑洞,它們要大得多,當非常大的恆星中心死亡並坍塌在自身時就會形成。
最大的黑洞被稱為"超大質量",它們很酷的名字絕對當之無愧。
這些黑洞的質量相當於我們太陽的一百萬多隻,它們位於星系的中心。
你可能熟悉我們銀河系的形狀; 它看起來像一個螺旋旋轉圍繞一箇中心核心 - 這是有原因的。
我們的星系,像所有其他星系一樣,圍繞一個超大質量的黑洞執行,由於這些恆星在更遠的距離上相對於恆星的引力更高,在中心出現更緊密的螺旋。
那麼,如果一個人進入黑洞,會發生什麼?還記得我說過黑洞有特別強大的引力嗎?
傳奇科學家阿爾伯特·愛因斯坦認為,如果足夠強大,重力可以扭曲空間和時間,因為我們知道它,並導致它彎曲。
因此,如果一個物體足夠密集(想想單水滴中所有的山!
你越深入洞穴,它越扭曲和混亂,直到你達到"奇點"。
這是空間和時間彎曲變得無限的點;空間和時間作為概念變得毫無意義,依賴於空間和時間是恆定的物理定律不再適用。
所以,如果有人進入黑洞,現實就會被分裂。
霍金和愛因斯坦的理論有幾個理論的可能性,會發生什麼也取決於你的觀點 - 你是一個落入,還是你是一個旁觀者?
這兩種觀點會有所不同,但兩種觀點在科學上是正確的,並且同時發生。
是的。我說過這太奇怪了讓我們再解開一點。
假設你屬於那個, 這一切都從 "事件視界" 開始。
這是黑洞的理論邊緣,它的引力精確抵消了光逃離它的努力。
一旦你過了活動視界,就不出來了。
這裡有兩種可能性:你完全毫髮無損地從事件地平線上墜落,或者你被霍金輻射捲進太空灰的焦灼陰影中。
由於量子效應,黑洞在事件視界中發射熱輻射,以著名物理學家斯蒂芬·霍金的名字命名,他正確地預測了它的存在。
根據愛因斯坦的廣義相對論,第一種可能性會發生——你會輕柔地透過事件視界進入黑洞,而不用顛簸或燃燒。
這是因為從技術上講,你是自由落體,在自由落體中,你感覺不到重力——平靜地生活在你自然出生的生活的其餘部分——直到你耗盡了生命支援,或者接近奇點。
這是因為,當你越來越接近奇點,重力變得明顯更強。
假設你先摔下腳,你的腳在頭部之前會受到更強的引力,然後伸展你,直到你的分子只是撕裂。
這不是一個非常愉快的結局,但科學家有一個輝煌的術語,這種效果 - "義大利麵"。
看著你的人永遠不會真正看到你越過事件地平線, 因為一旦你越過它, 你反射的光就再也無法逃避它。
然而,從理論上講,他們會看到的是,你越來越慢地朝事件地平線走去,然後變紅。
這是因為越接近,光線就會向電磁波譜的紅外端彎曲,而它越艱難地逃離黑洞的引力。
但從技術上講,這無關緊要——為了不違反量子物理學定律,需要發生的事情,就是讓你呆在黑洞的外面。
這是因為這些法律規定資訊不能丟失 - 即使這意味著你被燒成脆!
那麼哪個現實是真的呢?真相是這樣的——科學家們多年來一直在研究黑洞的本質,不能決定將任何一個現實定義為真理將打破我們視為事實的科學定律之一。
物理學家稱這個難題為"黑洞資訊悖論"。
已經提出了若干決議,但每一項決議都引發比它回答更多的困境。
哦, 令人難以置信
我知道你在想什麼...我應該擔心這一切嗎?黑洞會突然出現併吞沒地球嗎?
好吧,讓我讓你放心。黑洞不會在太空中呼嘯而過,造成嚴重破壞,吞噬太空物質。
地球不能被吸進黑洞,因為沒有一個黑洞足夠接近我們的太陽系,以發生這一切。
"但是, 如果我們的太陽崩潰, 並做了一個黑洞呢!我聽到你哭了我們的太陽永遠不會變成黑洞,僅僅是因為它不夠大。
即使這樣,形成的黑洞的引力也會和我們太陽一樣,地球和我們太陽系中其他行星一樣,將繼續像現在一樣圍繞它執行。
唷!
結論科學作家阿曼達·格夫特寫道:"這就是黑洞。它們不僅僅是太空旅行者的煩人障礙。"
它們也是理論實驗室,它們利用物理定律中最細微的怪癖,然後將它們放大到不容忽視的程度。
忘記落入深空黑洞對你們的影響吧,它們對人類的真正影響離家更近了——它們如何讓我們質疑我們對現實本質的瞭解。