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黑洞
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黑洞是根据现代的物理理论和天文学理论,所预言的在宇宙空间中存在的一种天体区域。历史上法国力学家拉普拉斯曾预言过其存在。黑洞是由一個質量相當大的天體,在核能耗盡死亡後發生引力塌縮後形成。根据牛顿万有引力定理,由于黑洞的第一宇宙速度过大连光也逃逸不出来,故名黑洞.在此区域内的万有引力非常强大,任何物质都不可能从此区域内逃逸出去,甚至光线都被它强大的引力拉回,因此黑洞本身不會發光,不能用天文望遠鏡直接觀測到,是黑漆漆的天體,但天文學家可藉觀察黑洞周圍物質被吸引時的情況,找出黑洞位置。
目录[隐藏]
1 尺寸和质量
2 特性
3 分类
4 微黑洞
5 否认黑洞存在的一些观点
6 请参看
7 外部链接
[编辑] 尺寸和质量
圖片參考:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cd/Black_Hole_Milkyway.jpg/180px-Black_Hole_Milkyway.jpg
圖片參考:
http://zh.wikipedia.org/skins-1.5/common/images/magnify-clip.png
质量达太阳10倍的黑洞之电脑模拟图
黑洞是由大约大于太阳质量的3.2倍的天体发生引力坍塌后形成的(小於1.4个太阳质量的恆星,会变成白矮星)。天文学的观测表明,在很多星系的中心,包括银河系,都存在超过太阳质量上亿倍的超大质量黑洞。
根据爱因斯坦的广义相对论,黑洞是可以预测的。他们发生于史瓦兹度量。这是由卡尔·史瓦兹于1915年发现的爱因斯坦方程的最简单解。
根据史瓦兹解,如果一个重力天体的半径小于一个特定的值,天体将会发生坍塌,这个半径就叫做史瓦兹半径。在这个半径以下的天体,其中的时空严重弯曲,从而使其发射的所有射线,无论是来自什么方向的,都将被吸引入这个天体的中心。因为相对论指出任何物质都不可能超越光速,在史瓦兹半径以下的天体的任何物质——包括重力天体的组成物质——都将塌陷于中心部分。一个有理论上无限密度组成的点组成重力奇点(gravitational singularity)。由于在史瓦兹半径内连光线都不能逃出黑洞,所以一个典型的黑洞确实是“黑”的。
史瓦兹半径由下面式子给出:
圖片參考:
http://upload.wikimedia.org/math/9/3/9/939ee52f015de9f4f0086d30093d89c6.png
G是万有引力常数,M是天体的质量,c是光速。对于一个与地球质量相等的天体,其史瓦兹半径仅有9毫米。
[编辑] 特性
目前公认的理论认为,黑洞只有三个物理量有意义:质量、电荷、角动量。也就是说:对于一个黑洞,一旦这三个物理量确定下来了,这个黑洞的特性也就唯一确定了,这称为黑洞的无毛定理,或者三毛定理。
[编辑] 分类
黑洞可以分为史瓦兹黑洞、带电黑洞、科尔黑洞和科尔纽曼黑洞。 史瓦兹黑洞是这四种黑洞中最简单的,科尔纽曼黑洞是带电并且旋转的黑洞。
[编辑] 微黑洞
微黑洞是理论预言的一类黑洞,目前尚无证据支持微黑洞的存在。它们诞生于宇宙大爆炸初期,质量非常小,根据霍金的理论,黑洞质量越小,“蒸发”越快。因此如果存在微黑洞,那么它们现在一定已经蒸发殆尽了。
[编辑] 否认黑洞存在的一些观点
量子力学方面的反驳:黑洞中心的奇点具有量子不稳定性,所以整个黑洞不可能稳定存在。
目前发现的黑洞是一些暗能量星:美国加利福尼亚劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的天体物理学家乔治·钱普拉因等认为,目前发现的黑洞是一些暗能量星,真正意义上的黑洞是不存在的。
[编辑] 请参看
物理学:了解更多物理学关于天体的理论
天文学
黑洞物理学时间表
天体:宇宙中存在各种天体
白洞
中子星
超大质量黑洞
[编辑] 外部链接
超大质量黑洞
Schwarzschild 几何
白洞
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白洞是广义相对论预言的一种与黑洞相反的特殊天体,是大引力球对称天体的史瓦西解的一部分。白洞仅仅是理论预言的天体,到现在还没有任何证据表明白洞的存在。有人认为,白洞是宇宙大爆炸的延迟,是奇点未膨胀完全的部分。目前这种假说已经基本被否定,因为即使存在这种奇点,由于真空量子效应和光堆积效应,它们也应该早已经变成。
科学家们猜想:白洞也有一个与黑洞类似的封闭的边界,但与黑洞不同的是,白洞内部的物质和各种辐射只能经边界向边界外部运动,而白洞外部的物质和辐射却不能进入其内部。形象地说,白洞好象一个不断向外喷射物质和能量的源泉,它向外界提供物质和能量,却不吸收外部的物质和能量。
白洞到目前为止,还仅仅是科学家的猜想,还没有观察到任何能表明白洞可能存在的证据。在理论研究上也还没有重大突破。不过,最新的研究可能会得出一个令人兴奋的结论,即:“白洞”很可能就是“黑洞”本身!也就是说黑洞在这一端吸收物质,而在另一端则喷射物质,就像一个巨大的时空隧道。
科学家们最近证明了黑洞其实有可能向外发射能量。而根据现代物理理论,能量和质量是可以互相转化的。这就从理论上预言了“黑洞、白洞一体化”的可能。
要彻底弄清楚黑洞和白洞的奥秘,现在还为时过早。但是,科学家们每前进一点,所取得的成绩都让人激动不已。我们相信,打开宇宙之谜大门的钥匙就藏在黑洞和白洞神秘的身后。