黑洞的資料

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黑洞（Black hole）是根據現代的物理理論和天文學理論，所預言的在宇宙空間中存在的一種天體區域。
歷史上，法國力學家拉普拉斯曾預言：「一個質量如 250 個太陽，而直徑為地球的發光恆星，由於其引力的作用，將不允許任何光線離開它。由於這個原因，宇宙中最大的發光天體，卻不會被我們看見」。
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。根據牛頓普適重力定理，由於黑洞的第一宇宙速度過大，連光也逃逸不出來，故名為黑洞。
在此區域內的萬有引力非常強大，任何物質都不可能從此區域內逃逸出去，甚至光線都被它強大的引力拉回，因此黑洞本身不會發光，但是黑洞也不會像其他不會發光的物體一樣呈現出黑色，黑洞的引力可以讓它身後的光線繞到它前面呈現，讓你以為它是透明的。天文學家可藉觀察黑洞周圍物質被吸引時的情況下，找出黑洞位置。
黑洞可以經由電子儀器觀查到。
尺寸和質量

黑洞是由大於太陽質量的3.2倍的天體發生引力坍塌後形成的（小於1.4個太陽質量的恆星，會變成白矮星）。天文學的觀測表明，在很多星系的中心，包括銀河系，都存在超過太陽質量上億倍的超大質量黑洞。
愛因斯坦的廣義相對論預測有黑洞解。其中最簡單的球對稱解為史瓦西度規。這是由卡爾史瓦西於1915年發現的愛因斯坦方程的解。
根據史瓦西解，如果一個重力天體的半徑小於一個特定值，天體將會發生坍塌，這個半徑就叫做史瓦西半徑。在這個半徑以下的天體，其中的時空嚴重彎曲，從而使其發射的所有射線，無論是來自什麼方向的，都將被吸引入這個天體的中心。因為相對論指出在任何慣性座標中，物質的速率都不可能超越真空中的光速，在史瓦西半徑以下的天體的任何物質，包括重力天體的組成物質——都將塌陷於中心部分。一個有理論上無限密度組成的點組成重力奇點（gravitational singularity）。由於在史瓦西半徑內連光線都不能逃出黑洞，所以一個典型的黑洞確實是絕對「黑」的。
史瓦西半徑由下面式子給出：

圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/a/3/4/a34ffcead3616ab04f0d758d79c8a9fb.png

G是萬有引力常數，M是天體的質量，c是光速。對於一個與地球質量相等的天體，其史瓦西半徑僅有9毫米。
溫度


圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/4/4/b/44b7ae738d1477a0795a4c63c4f56e3b.png

黑洞越大，溫度越低。
特性

目前公認的理論認為，黑洞只有三個物理量可以測量到：質量、電荷、角動量。也就是說：對於一個黑洞，一旦這三個物理量確定下來了，這個黑洞的特性也就唯一地確定了，這稱為黑洞的無毛定理，或稱作黑洞的唯一性定理。但是這個定理卻只是限制了古典理論，沒有否認可能有其他量子荷的存在，所以黑洞可以和大域單極或是宇宙弦共同存在，而帶有大域量子荷。
黑洞的合併會以光束發射強大的引力波，新的黑洞會因後座力脫離原本在星系核心的位置。如果速度足夠大，它甚至有可能脫離星系母體。
分類

分類方法一：

超巨質量黑洞

到目前為止可以在所有已知星系中心發現其蹤跡。
質量據說是太陽的數百萬至十數億倍。
小質量黑洞

質量為太陽質量的10至20倍，即超新星爆炸以後所留下的核心質量是太陽的3至15倍就會形成黑洞。
理論預測，當質量為太陽的 40 倍以上，可不經超新星爆炸過程而形成黑洞。
中型黑洞

推論是由小質量黑洞合併形成，最後則變成超巨質量黑洞
中型黑洞是否真實存在仍然存疑。

分類方法二：根據黑洞本身的物理特性（質量、電荷、角動量）：

不旋轉不帶電荷的黑洞。它的時空結構於1916年由史瓦西求出稱史瓦西黑洞。
不旋轉帶電黑洞，稱R-N黑洞。時空結構於1916-1918年由Reissner和Nordstrom求出。
旋轉不帶電黑洞，稱克爾黑洞。時空結構由克爾於1963年求出。
一般黑洞，稱克爾-紐曼黑洞。時空結構於1965年由紐曼求出。
微黑洞
微黑洞是理論預言的一類黑洞，目前尚無證據支持微黑洞的存在。它們誕生於宇宙大爆炸初期，質量非常小，根據霍金的理論，黑洞質量越小，「蒸發」越快。因此如果存在微黑洞，那麼它們現在一定已經蒸發殆盡了。
否認黑洞存在的一些觀點


量子力學方面的反駁：黑洞中心的奇點具有量子不穩定性，所以整個黑洞不可能穩定存在。
目前發現的黑洞是一些暗能量星：美國加利福尼亞勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的天體物理學家喬治錢普拉因等認為，目前發現的黑洞是一些暗能量星，真正意義上的黑洞是不存在的。

2009-09-04 23:22:47 補充：
In general relativity, a black hole is a region of space in which the gravitational field is so powerful that nothing, including light, can escape its gravitational pull. The black hole has a one-way surface, called an event horizon, into which objects can fall, but out of which nothing can come.

2009-09-04 23:22:59 補充：
It is called "black" because it absorbs all the light that hits it, reflecting nothing, just like a perfect blackbody in thermodynamics. Quantum analysis of black holes shows them to possess a temperature and Hawking radiation.

2009-09-04 23:24:46 補充：
Despite its invisible interior, a black hole can reveal its presence through interaction with other matter. A black hole can be inferred by tracking the movement of a group of stars that orbit a region in space which looks empty.

2009-09-04 23:25:34 補充：
Alternatively, one can see gas falling into a relatively small black hole, from a companion star. This gas spirals inward, heating up to very high temperatures and emitting large amounts of radiation that can be detected from earthbound and earth-orbiting telescopes.

2009-09-04 23:25:51 補充：
Such observations have resulted in the scientific consensus that, barring a breakdown in our understanding of nature, black holes do exist in the scientific consensus that, barring a breakdown in our understanding of nature, black holes do exist in our galaxy.

2009-09-04 23:26:48 補充：
The escape velocity is the minimum speed at which an object needs to travel so as to escape a source of gravity without falling back into orbit before stopping.

2009-09-04 23:32:58 補充：
太多la，打唔曬，詳情：http://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole

黑洞


圖片參考：http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d4/BlackHole.jpg/250px-BlackHole.jpg




廣義相對論



圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/4/a/d/4ad00cfd7e8a6598d8624ed4ce910279.png


入門
數學形式



顯示▼隱藏▲基礎概念

狹義相對論
等效原理
世界線 黎曼幾何



顯示▼隱藏▲現象

開普勒問題 引力時間延遲
參考系拖拽 測地線效應
引力透鏡效應 重力波
黑洞 視界 引力奇點



顯示▼隱藏▲方程

線性化重力
參數化後牛頓形式(PPN)
愛因斯坦場方程
弗里德曼方程



顯示▼隱藏▲進階理論

卡魯扎-克萊因理論
量子重力



顯示▼隱藏▲愛因斯坦場方程的解

史瓦西 Kasner 克爾

克爾-紐曼 萊斯納-諾德斯特洛姆
米爾恩 羅伯遜-沃爾克




顯示▼隱藏▲科學家

愛因斯坦 - 閔可夫斯基 - 愛丁頓
勒梅特 - 史瓦西
羅伯遜 - 克爾 - 弗里德曼
錢德拉塞卡 - 霍金



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黑洞（Black hole）是根據現代的物理理論和天文學理論，所預言的在宇宙空間中存在的一種天體區域。
歷史上，法國力學家拉普拉斯曾預言：「一個質量如 250 個太陽，而直徑為地球的發光恆星，由於其引力的作用，將不允許任何光線離開它。由於這個原因，宇宙中最大的發光天體，卻不會被我們看見」。
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。根據牛頓普適重力定理，由於黑洞的第一宇宙速度過大，連光也逃逸不出來，故名為黑洞。
在此區域內的萬有引力非常強大，任何物質都不可能從此區域內逃逸出去，甚至光線都被它強大的引力拉回，因此黑洞本身不會發光，但是黑洞也不會像其他不會發光的物體一樣呈現出黑色，黑洞的引力可以讓它身後的光線繞到它前面呈現，讓你以為它是透明的。天文學家可藉觀察黑洞周圍物質被吸引時的情況下，找出黑洞位置。
黑洞可以經由電子儀器觀查到。








尺寸和質量


圖片參考：http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cd/Black_Hole_Milkyway.jpg/180px-Black_Hole_Milkyway.jpg


質量達太陽10倍的黑洞之電腦模擬圖
黑洞是由大於太陽質量的3.2倍的天體發生引力坍塌後形成的（小於1.4個太陽質量的恆星，會變成白矮星）。天文學的觀測表明，在很多星系的中心，包括銀河系，都存在超過太陽質量上億倍的超大質量黑洞。
愛因斯坦的廣義相對論預測有黑洞解。其中最簡單的球對稱解為史瓦西度規。這是由卡爾史瓦西於1915年發現的愛因斯坦方程的解。
根據史瓦西解，如果一個重力天體的半徑小於一個特定值，天體將會發生坍塌，這個半徑就叫做史瓦西半徑。在這個半徑以下的天體，其中的時空嚴重彎曲，從而使其發射的所有射線，無論是來自什麼方向的，都將被吸引入這個天體的中心。因為相對論指出在任何慣性座標中，物質的速率都不可能超越真空中的光速，在史瓦西半徑以下的天體的任何物質，包括重力天體的組成物質——都將塌陷於中心部分。一個有理論上無限密度組成的點組成重力奇點（gravitational singularity）。由於在史瓦西半徑內連光線都不能逃出黑洞，所以一個典型的黑洞確實是絕對「黑」的。
史瓦西半徑由下面式子給出：

圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/a/3/4/a34ffcead3616ab04f0d758d79c8a9fb.png

G是萬有引力常數，M是天體的質量，c是光速。對於一個與地球質量相等的天體，其史瓦西半徑僅有9毫米。

溫度

圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/4/4/b/44b7ae738d1477a0795a4c63c4f56e3b.png

黑洞越大，溫度越低。

特性
目前公認的理論認為，黑洞只有三個物理量可以測量到：質量、電荷、角動量。也就是說：對於一個黑洞，一旦這三個物理量確定下來了，這個黑洞的特性也就唯一地確定了，這稱為黑洞的無毛定理，或稱作黑洞的唯一性定理。但是這個定理卻只是限制了古典理論，沒有否認可能有其他量子荷的存在，所以黑洞可以和大域單極或是宇宙弦共同存在，而帶有大域量子荷。
黑洞的合併會以光束發射強大的引力波，新的黑洞會因後座力脫離原本在星系核心的位置。如果速度足夠大，它甚至有可能脫離星系母體[1]。

分類
分類方法一：

超巨質量黑洞

到目前為止可以在所有已知星系中心發現其蹤跡。
質量據說是太陽的數百萬至十數億倍。
小質量黑洞

質量為太陽質量的10至20倍，即超新星爆炸以後所留下的核心質量是太陽的3至15倍就會形成黑洞。
理論預測，當質量為太陽的 40 倍以上，可不經超新星爆炸過程而形成黑洞。
中型黑洞

推論是由小質量黑洞合併形成，最後則變成超巨質量黑洞
中型黑洞是否真實存在仍然存疑。

分類方法二：根據黑洞本身的物理特性（質量、電荷、角動量）：

不旋轉不帶電荷的黑洞。它的時空結構於1916年由史瓦西求出稱史瓦西黑洞。
不旋轉帶電黑洞，稱R-N黑洞。時空結構於1916-1918年由Reissner和Nordstrom求出。
旋轉不帶電黑洞，稱克爾黑洞。時空結構由克爾於1963年求出。
一般黑洞，稱克爾-紐曼黑洞。時空結構於1965年由紐曼求出。

微黑洞
微黑洞是理論預言的一類黑洞，目前尚無證據支持微黑洞的存在。它們誕生於宇宙大爆炸初期，質量非常小，根據霍金的理論，黑洞質量越小，「蒸發」越快。因此如果存在微黑洞，那麼它們現在一定已經蒸發殆盡了。