黑洞是一種什么天體里面有什么東西
黑洞，霍金所研究的一個(gè)宇宙項(xiàng)目之一，到現(xiàn)在為止，沒(méi)有一個(gè)人類清楚到黑洞到底里面有什么。下面是小編分享的黑洞的解釋，一起來(lái)看看吧。
黑洞的解釋
黑洞就是有一個(gè)地球漏洞因?yàn)槔镞呅纬梢还蓮?qiáng)大的磁場(chǎng)而形成一種神秘的地域。這個(gè)地方經(jīng)常沉沒(méi)船只，飛機(jī)等，據(jù)說(shuō)是被無(wú)底黑洞吸了進(jìn)去，象太平洋上的百慕大三角就是黑洞。
來(lái)自約翰-霍普金斯大學(xué)物理學(xué)與天文學(xué)系的Julian Krolik教授是該項(xiàng)研究的領(lǐng)導(dǎo)者之一，他說(shuō)：“直到最近，我們研究小組的成員——來(lái)自弗吉尼亞大學(xué)的John Hawley和Jean-Pierre De Villiers——才編寫(xiě)出足夠強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)程序，足以跟蹤從動(dòng)蕩的氣體、磁場(chǎng)，到相對(duì)論中定義的引力等所有被黑洞吸積的成分……這些程序打開(kāi)了一扇探知物質(zhì)是如何落入黑洞這一復(fù)雜現(xiàn)象的窗口;也第一次揭示出復(fù)雜的磁場(chǎng)和愛(ài)因斯坦引力是如何結(jié)合、如何擠榨那些注定要永遠(yuǎn)封閉在黑洞之內(nèi)的物質(zhì)，同時(shí)爆發(fā)出持久的能量。
在黑洞的外部邊界，牛頓提出的萬(wàn)有引力定律不再有效，普通的軌道飛行也不可能出現(xiàn)。所以從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)——正如過(guò)去30年所認(rèn)為的那樣——物質(zhì)將快速、平穩(wěn)和寂靜地陷入黑洞之中。因此按照流行的觀點(diǎn)，黑洞——要不是它施加引力的話——只不過(guò)是一個(gè)大量物質(zhì)的被動(dòng)吸納者。然而Krolik研究小組對(duì)那些落入黑洞的物質(zhì)進(jìn)行的第一次實(shí)際計(jì)算結(jié)果，卻與大家的預(yù)料截然相反。比如一般認(rèn)為，黑洞的附近應(yīng)該是平和而且寂靜的;可是與之相反，根據(jù)相對(duì)論，物質(zhì)往里陷落的同時(shí)也擴(kuò)大了物質(zhì)在流動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性，使得密度、速度和磁場(chǎng)強(qiáng)度都產(chǎn)生劇烈變動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)使物質(zhì)和磁場(chǎng)來(lái)回波動(dòng)。按照研究小組另一位領(lǐng)導(dǎo)者Hawley的說(shuō)法，這種劇烈變動(dòng)的后果是“顯而易見(jiàn)”的。
就像任何被攪動(dòng)的流體一樣，直接靠近黑洞邊界的物質(zhì)會(huì)被加熱。這些額外的熱量所發(fā)出的光，地球上的天文學(xué)家都能看到，”Hawley說(shuō)，“黑洞有一個(gè)特點(diǎn)就是它發(fā)出的光不斷變化。雖然人們30年前就知道了這個(gè)現(xiàn)象，但是直到現(xiàn)在也沒(méi)有找出造成這些變化的原因。而劇烈攪動(dòng)中的加熱作用——現(xiàn)在已被視為黑洞附近磁力作用天然的副產(chǎn)品——正好為黑洞一直變化的發(fā)光量提供了一個(gè)合理的解釋。”
黑洞還有一個(gè)最驚人的特點(diǎn)，就是它能以接近光速的速度噴發(fā)。雖然長(zhǎng)久以來(lái)人們一直認(rèn)為磁場(chǎng)在這個(gè)過(guò)程中扮演了重要角色，但是Krolik等人首次模擬出一個(gè)磁場(chǎng)排出被吸積的氣體、從而產(chǎn)生噴發(fā)的具體過(guò)程。
也許該小組的計(jì)算機(jī)模擬方法最驚人的結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)黑洞附近的磁場(chǎng)在黑洞的吸積盤和遠(yuǎn)處旋轉(zhuǎn)著的物質(zhì)之間起到連接作用，就像一輛汽車的傳動(dòng)器，牢牢連接著旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)和它的輪軸一樣。Krolik說(shuō)：“如果一個(gè)黑洞誕生時(shí)旋轉(zhuǎn)得很快，就說(shuō)明它的‘火車頭’非常強(qiáng)勁，而它所捕獲的大量物質(zhì)，會(huì)逐漸降低它的旋轉(zhuǎn)速度。這些數(shù)量巨大的吸積物最后將‘接管’整個(gè)過(guò)程，將黑洞旋轉(zhuǎn)速度限制在一個(gè)上限之內(nèi)。”
在Krolik看來(lái)，作為“接管者”的吸積物，也許與黑洞許多最激動(dòng)人心的特性有著很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)。這也引起了他們廣泛的思考，比如：一個(gè)黑洞的噴發(fā)與其旋轉(zhuǎn)有關(guān)，所以旋轉(zhuǎn)速度限制可能就決定了噴發(fā)的力度。
人類有進(jìn)去過(guò)黑洞嗎
是沒(méi)有的，因?yàn)楹诙?，是可以吞噬一切的，包括光?/p>
附加一則關(guān)于黑洞的文章(可證明人類未進(jìn)入過(guò)黑洞)：
黑洞其實(shí)也是個(gè)星球(類似星球),只不過(guò)它的密度非常非常大, 靠近它的物體都被它的引力所約束(就好像人在地球上沒(méi)有飛走一樣),不管用多大的速度都無(wú)法脫離。對(duì)于地球來(lái)說(shuō)，以第二宇宙速度(11.2km/s)來(lái)飛行就可以逃離地球，但是對(duì)于黑洞來(lái)說(shuō)，它的第三宇宙速度(16.7千米/秒)之大，竟然超越了光速，所以連光都跑不出來(lái)，于是射進(jìn)去的光沒(méi)有反射回來(lái)，我們的眼睛就看不到任何東西，只是黑色一片。
因?yàn)楹诙词遣豢梢?jiàn)的，所以有人一直置疑，黑洞是否真的存在。如果真的存在，它們到底在哪里?
黑洞的產(chǎn)生過(guò)程類似于中子星的產(chǎn)生過(guò)程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收縮，發(fā)生強(qiáng)力爆炸。當(dāng)核心中所有的物質(zhì)都變成中子時(shí)收縮過(guò)程立即停止，被壓縮成一個(gè)密實(shí)的星球。
為了理解黑洞的動(dòng)力學(xué)和理解它們是怎樣使內(nèi)部的所有事物逃不出邊界，我們需要討論廣義相對(duì)論。廣義相對(duì)論是愛(ài)因斯坦創(chuàng)建的引力學(xué)說(shuō)，適用于行星、恒星，也適用于黑洞。愛(ài)因斯坦在1916年提出來(lái)的這一學(xué)說(shuō)，說(shuō)明空間和時(shí)間是怎樣因大質(zhì)量物體的存在而發(fā)生畸變。簡(jiǎn)言之，廣義相對(duì)論說(shuō)物質(zhì)彎曲了空間，而空間的彎曲又反過(guò)來(lái)影響穿越空間的物體的運(yùn)動(dòng)。
讓我們看一看愛(ài)因斯坦的模型是怎樣工作的。首先，考慮時(shí)間(空間的三維是長(zhǎng)、寬、高)是現(xiàn)實(shí)世界中的第四維(雖然難于在平常的三個(gè)方向之外再畫(huà)出一個(gè)方向，但我們可以盡力去想象)。其次，考慮時(shí)空是一張巨大的繃緊了的體操表演用的彈簧床的床面。
愛(ài)因斯坦的學(xué)說(shuō)認(rèn)為質(zhì)量使時(shí)空彎曲。我們不妨在彈簧床的床面上放一塊大石頭來(lái)說(shuō)明這一情景：石頭的重量使得繃緊了的床面稍微下沉了一些，雖然彈簧床面基本上仍舊是平整的，但其中央仍稍有下凹。如果在彈簧床中央放置更多的石塊，則將產(chǎn)生更大的效果，使床面下沉得更多
同樣的道理，宇宙中的大質(zhì)量物體會(huì)使宇宙結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變。正如10塊石頭比1塊石頭使彈簧床面彎曲得更厲害一樣，質(zhì)量比太陽(yáng)大得多的天體比等于或小于一個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的天體使空間彎曲得厲害得多。
現(xiàn)在再來(lái)看看黑洞對(duì)于其周圍的時(shí)空區(qū)域的影響。設(shè)想在彈簧床面上放置一塊質(zhì)量非常大的石頭代表密度極大的黑洞。自然，石頭將大大地影響床面，不僅會(huì)使其表面彎曲下陷，還可能使床面發(fā)生斷裂。類似的情形同樣可以宇宙出現(xiàn)，若宇宙中存在黑洞，則該處的宇宙結(jié)構(gòu)將被撕裂。這種時(shí)空結(jié)構(gòu)的破裂叫做時(shí)空的奇異性或奇點(diǎn)。
現(xiàn)在我們來(lái)看看為什么任何東西都不能從黑洞逃逸出去。正如一個(gè)滾過(guò)彈簧床面的網(wǎng)球，會(huì)掉進(jìn)大石頭形成的深洞一樣，一個(gè)經(jīng)過(guò)黑洞的物體也會(huì)被其引力陷阱所捕獲。而且，若要挽救運(yùn)氣不佳的物體需要無(wú)窮大的能量。
黑洞里面的物質(zhì)
黑洞是一類詭異之地，在這里我們所熟知的物理定律不再有效。愛(ài)因斯坦指出，黑洞的引力會(huì)彎曲時(shí)空，造成時(shí)空本身發(fā)生扭曲。因此如果有一個(gè)密度足夠高的物體， 時(shí)空將發(fā)生嚴(yán)重扭曲，以至于在這個(gè)物體周圍的現(xiàn)實(shí)時(shí)空之中形成一個(gè)類似凹陷的區(qū)域，這就是黑洞。當(dāng)一顆大質(zhì)量恒星耗盡其燃料之后發(fā)生爆炸塌縮，這一過(guò)程將 足以產(chǎn)生這樣奇異的超級(jí)致密天體。當(dāng)超大質(zhì)量恒星的死亡核心在自身質(zhì)量作用下不斷收縮，它周圍的時(shí)空隨之扭曲。它的引力開(kāi)始變得如此之強(qiáng)，以至于光線也無(wú)法逃離它的掌控：在這顆恒星原先所在的位置上，一個(gè)新的黑洞出現(xiàn)了。
黑洞最外層的是它的事件邊界，也就是光線恰好開(kāi)始無(wú)法逃離的引力范圍邊界。在這一區(qū)域之外，光線還可以逃離，而一旦越過(guò)這一邊界，任何逃離的努力都將是徒勞 的。事件邊界蘊(yùn)含著巨大的能量。此處的量子效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的高溫粒子流并向外輻射，這就是所謂的“霍金輻射”。這是以英國(guó)著名天體物理學(xué)家霍金教授的名字 命名的，因?yàn)槭撬钕阮A(yù)言了這種輻射效應(yīng)的存在。只要給予足夠的時(shí)間，這種霍金輻射將最終耗盡黑洞的所有質(zhì)量并導(dǎo)致黑洞的最終消亡。
隨著你逐漸深入黑洞，時(shí)空變得更加扭曲，直到抵達(dá)黑洞的核心——在這里，時(shí)空的扭曲達(dá)到無(wú)限程度，這就是“奇點(diǎn)”。在這里空間和時(shí)間不再有意義，我們所熟知的，基于時(shí)間與空間概念的物理學(xué)定律也將全部失效。
落入黑洞時(shí)會(huì)發(fā)生什么——你死了，但同時(shí)你活著
那么如果有一天你真的不幸落入其中一個(gè)黑洞之中，將會(huì)發(fā)生什么?首先我們假想你擁有一個(gè)名叫“安妮”(Anne)的同伴。你正朝著黑洞落去，而她仍然處于安全的距離外驚恐萬(wàn)分地觀察著眼前的景象。從此刻開(kāi)始，她將目睹一系列奇異現(xiàn)象。
隨著你朝著黑洞的事件邊界不斷加速下落。安妮將會(huì)看到你的身體逐漸被拉長(zhǎng)并扭曲，就像透過(guò)一個(gè)放大鏡觀察你的感覺(jué)。并且隨著你越來(lái)越接近事件邊界，安妮會(huì)發(fā)現(xiàn)你的移動(dòng)速度似乎變得越來(lái)越慢，就像在看慢動(dòng)作鏡頭。
你沒(méi)有辦法向她呼喊，因?yàn)榭臻g里沒(méi)有空氣，但你想到用自己的iPhone手機(jī)，利用閃光的方式向安妮發(fā)送一段摩爾斯電碼(真的有一個(gè)這樣的app)。然而你發(fā)出的信號(hào)向外傳遞的速度同樣非常緩慢，光線的波長(zhǎng)已經(jīng)在強(qiáng)大的引力場(chǎng)中被嚴(yán)重拉伸，頻率變得很低：“我很好。。。我 很 好。。。 我。。。。。。。很。。。。。。。好。。。”
當(dāng)你最終抵達(dá)事件邊界，安妮會(huì)發(fā)生你靜止了，仿佛某人按下了暫停按鈕。她會(huì)看到你還在那里，一動(dòng)不動(dòng)，拉伸的身體開(kāi)始被烈焰吞噬。
在安妮看來(lái)，你已經(jīng)因?yàn)榭臻g的拉伸，時(shí)間的靜止和霍金輻射產(chǎn)生的高熱，在甚至還未跨越事件邊界的時(shí)候變已經(jīng)化為灰燼了。
然而，在我們?yōu)槟銣?zhǔn)備葬禮之前，先讓我們忘掉安妮的報(bào)告，轉(zhuǎn)而從你自己的視角來(lái)看一看這段時(shí)間里你究竟經(jīng)歷了什么?好吧，現(xiàn)在更加詭異的事情出現(xiàn)了：你覺(jué)得什么事都沒(méi)有發(fā)生。
在你的下落過(guò)程中，你將感受不到拉伸，減速或是可怕的輻射。這是因?yàn)槟阏幱谧杂陕潴w狀態(tài)下，因此你感受不到重力的存在——愛(ài)因斯坦將這稱之為自己“最令人愉悅的想法”。
畢竟，事件邊界并不是一堵磚墻，而只是一種空間上的無(wú)形邊界。一名位于外部的觀測(cè)者無(wú)法目睹這一邊界內(nèi)部的事件，但這對(duì)于你而言不是問(wèn)題——對(duì)你而言，這里并不存在什么邊界。
當(dāng)然，如果你正落入的是一個(gè)較小型的黑洞，那么你的確會(huì)有大問(wèn)題。你將感受到強(qiáng)大的引力作用：你的腿部感受到的引力要比頭部強(qiáng)大的多，你將會(huì)像一根意大利面條那樣被拉長(zhǎng)。但幸運(yùn)的是你現(xiàn)在落入的是一個(gè)大型黑洞，其質(zhì)量是太陽(yáng)的數(shù)百萬(wàn)倍，在這種情況下，那種會(huì)將人撕碎的引力差將變得非常小，幾乎可以忽略。
理論上說(shuō)，在一個(gè)足夠大的黑洞中你可以正常的度過(guò)余生，直到最終落到黑洞中央的奇點(diǎn)上迎來(lái)死亡。
“正常”——有多正常?你可能會(huì)有這樣的疑問(wèn)，因?yàn)榇藭r(shí)的你正墜入時(shí)空連續(xù)體中的裂隙，完全不以自己的意志為轉(zhuǎn)移，沒(méi)有辦法回頭——一定沒(méi)有人能夠體會(huì)你的感受。
但奇怪的是，實(shí)際上從某種角度來(lái)看，我們是能夠體會(huì)你的感受的——你是從空間上，而是從時(shí)間上——時(shí)間之河永恒地向前流淌，不以我們的意志為轉(zhuǎn)移，我們只能隨著時(shí)間向前走，沒(méi)有辦法回頭。
這并不僅僅是一個(gè)比方。黑洞將空間和時(shí)間扭曲到了一個(gè)極端的程度，以至于在黑洞內(nèi)部，時(shí)間和空間已經(jīng)互換了角色。從某種意義上說(shuō)，是時(shí)間將你推向最后的奇點(diǎn)。你無(wú)法回頭逃離黑洞，一如我們無(wú)法回頭，回到過(guò)去。
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