什么是黑洞?什么是黑洞理论
什么是黑洞呢?黑洞是宇宙中最神秘的天体,它的引力非常强大,甚至可以吞噬一切物质,人类对它的了解并不多。不过科学家通过研究发现,黑洞洞其实是一种质量巨大的天体,只不过它的质量太大了,导致它周围的空间被压缩得无法形成气体,所以我们看到的黑洞都是一个球体。
一名航行途中消磨时间的学生成为了第一个指出恒星死亡时的命运的人
1930年,一名名叫苏布拉马尼扬·钱德拉赛卡的20岁印度学生乘船从马德拉斯出发,前往英格兰攻读天体物理学。在航行途中,他摆弄表达恒星稳定性的公式来解闷,几行推导之后,他得出了一项重大的发现。
当时的天文学家对恒星的运行只有粗浅的了解。他们理解了恒星是在宇宙的平衡条件限制下燃烧的火球。恒星的气体想要散发到周边的真空空间中,但重力将它们吸引在一起。类似太阳的恒星中保持着这样的平衡,但这需要恒星气体的燃烧,即我们现在所讲的核聚变反应的持续进行。
,还未知的是当恒星的燃烧停止时会发生什么。根据上述的平衡条件,重力看起来会占上风,将恒星压缩;当恒星半径变小时,其表面的重力效应会变得更强。天文学家将一类小型恒星称为白矮星,这类恒星拥有很大的密度,即当它们重量和太阳相等时,它们的体积只和地球一样。这些燃烧殆尽的恒星的密度使得它们内部的原子被紧密地压缩在一起。再进一步的压缩将使原子结构被破坏,这最初在量子物理中被认为是不可能发生的。
在钱德拉赛卡的推算中,他发现当公式里恒星的质量足够大时,重力的压缩作用将使得原子中的电子加速到接近光速,使得恒星核心的硬度降低,变得更易被压缩,这预示着恒星的进一步坍缩。当不受外力影响时,这一星球将由于自身的重力完全坍缩,形成今日我们所称的黑洞。但在1930年时这一理论被认为过于另类而未被接受。
钱德拉赛卡计算出了重力坍缩的极限质量,这一质量后来被称为钱德拉赛卡极限,为1.44太阳质量。当他抵达英格兰时,他公开提出了他的计算结果,但被无视或被反驳为年轻无知的人的胡话。当时最权威的天文学家亚瑟·爱丁顿爵士甚至在1935年在皇家天文学会中公开嘲笑钱德拉赛卡,称自然界中应有定律‘阻止行星做出这样荒谬的演变!’
但历史证明爱丁顿错了。当一颗燃烧殆尽的恒星的质量超过钱德拉赛卡极限时,它确实会坍缩。一个可能的结果是所有的原子都被挤压成为中子并在坍缩成大约悉尼那么大时达到平衡并形成中子星。中子星在1960年代被发现,并在今天形成了天文学中一个重要的分支。多数中子星的质量在钱德拉赛卡极限附近。质量更大的行星的结局将是完全坍缩,收缩成几公里直径的大小。这一密度所形成的重力即使光也无法逃逸,这时一个黑洞形成了。
虽然黑洞的理论经过了几十年才被完善和接受,它的基本原理就隐藏在爱因斯坦1915年发布的广义相对论中。钱德拉赛卡在他1983年获得诺贝尔奖的致谢词中也写道“这一重要发现是基于卡尔·施瓦西于1916年发表的文章中的理论的。”黑洞存在的可能性存在于爱因斯坦的理论中,但钱德拉赛卡基于这一理论证明了黑洞可能由死亡的恒星演变而来。
在钱德拉赛卡获得诺贝尔奖时,黑洞理论已经被完全建立和接受,他当年的计算也得到了证明。但他觉得爱丁顿的嘲笑太过分,于1937年决定离开英国并定居在美国,在那里他做出了杰出的学术贡献并在1995年去世。
钱德拉赛卡去世后留下了一个问题会不会在中子星和黑洞之间还存在一个中间态?这样的星球将大于1.44倍太阳质量,大于形成中子星的质量,但却存在一些密度超大的粒子阻止了它的继续坍缩-比如夸克-构成质子和中子的粒子。至今,还没有夸克星被发现,但这一理论依然成立。也许还会有另一个天才学生发现这一理论的现实存在。
参考资料1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. PAUL DAVIES-然
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一什么是黑洞现象
也可以简单理解为通常恒星最初只含氢元素,恒星内部的氢原子核时刻相互碰撞,发生聚变。由于恒星质量很大,聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡,以维持恒星结构的稳定。由于氢原子核的聚变产生新的元素氦元素,接着,氦原子也参与聚变,改变结构,生成锂元素。如此类推,按照元素周期表的顺序,会依次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成,直至铁元素生成,该恒星便会坍塌。这是由于铁元素相当稳定,参与聚变时释放的能量小于所需能量,因而聚变停止,而铁元素存在于恒星内部,导致恒星内部不具有足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡,从而引发恒星坍塌,最终形成黑洞。说它黑,是因为它产生的引力使得它周围的光都无法逃逸。跟中子星一样,黑洞也是由质量大于太阳质量好几十甚至几百倍以上的恒星演化而来的。
当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料,由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下,核心开始坍缩,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直到形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出黑洞就诞生了。
黑洞是宇宙空间内存在的一种天体,1916年,德国天文学家卡尔史瓦西通过计算得到了爱因斯坦引力场方程的一个真空解,这个解表明,如果将大量物质集中于空间一点,其周围会产生奇异的现象,即在质点周围存在一个界面视界一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。这种不可思议的天体被命名为黑洞。
二什么是黑洞的克星
时间。黑洞曾经是一颗质量及其巨大的恒星,然后由于其死亡而导致它坍塌,内部急剧压缩而成的,但就算是这样,它依然只是一个三维空间物体,无法抵抗时间的推进,黑洞会随着时间一点点变小(过程极其缓慢,至于多慢没有人知道),这符合“熵”的说法一切物体在没有外力干预的情况下都会由整齐走向混乱,即熵值不会自然减小。黑洞也是物体,它也无法抗拒“熵”的力量,终究会在时间的长河中走向灭亡