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2010/9/20 20:55:00
>>黑洞·引力
黑洞中隐匿着巨大的引力场,这种引力大到任何东西,甚至连光,都难逃黑洞的手掌心。黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见,这就是这种物体被称为黑洞的缘故。我们无法通过光的反射来观察它,只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。据猜测,黑洞是死亡恒星或爆炸气团的剩余物,是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。 
 
  因为黑洞是不可见的,所以有人一直置疑,黑洞是否真的存在。如果真的存在,它们到底在哪里? 
 
  黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩,发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。任何靠近它的物体都会被它吸进去,黑洞就变得像真空吸尘器一样 
 
  为了理解黑洞的动力学和理解它们是怎样使内部的所有事物逃不出边界,我们需要讨论广义相对论。广义相对论是爱因斯坦创建的引力学说,适用于行星、恒星,也适用于黑洞。爱因斯坦在1916年提出来的这一学说,说明空间和时间是怎样因大质量物体的存在而发生畸变。简言之,广义相对论说物质弯曲了空间,而空间的弯曲又反过来影响穿越空间的物体的运动。 
 
  让我们看一看爱因斯坦的模型是怎样工作的。首先,考虑时间(空间的三维是长、宽、高)是现实世界中的第四维(虽然难于在平常的三个方向之外再画出一个方向,但我们可以尽力去想象)。其次,考虑时空是一张巨大的绷紧了的体操表演用的弹簧床的床面。 
 
  爱因斯坦的学说认为质量使时空弯曲。我们不妨在弹簧床的床面上放一块大石头来说明这一情景:石头的重量使得绷紧了的床面稍微下沉了一些,虽然弹簧床面基本上仍旧是平整的,但其中央仍稍有下凹。如果在弹簧床中央放置更多的石块,则将产生更大的效果,使床面下沉得更多。事实上,石头越多,弹簧床面弯曲得越厉害。 
 
  同样的道理,宇宙中的大质量物体会使宇宙结构发生畸变。正如10块石头比1块石头使弹簧床面弯曲得更厉害一样,质量比太阳大得多的天体比等于或小于一个太阳质量的天体使空间弯曲得厉害得多。 
 
  如果一个网球在一张绷紧了的平坦的弹簧床上滚动,它将沿直线前进。反之,如果它经过一个下凹的地方,则它的路径呈弧形。同理,天体穿行时空的平坦区域时继续沿直线前进,而那些穿越弯曲区域的天体将沿弯曲的轨迹前进。 
 
  现在再来看看黑洞对于其周围的时空区域的影响。设想在弹簧床面上放置一块质量非常大的石头代表密度极大的黑洞。自然,石头将大大地影响床面,不仅会使其表面弯曲下陷,还可能使床面发生断裂。类似的情形同样可以宇宙出现,若宇宙中存在黑洞,则该处的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的破裂叫做时空的奇异性或奇点。 
 
  现在我们来看看为什么任何东西都不能从黑洞逃逸出去。正如一个滚过弹簧床面的网球,会掉进大石头形成的深洞一样,一个经过黑洞的物体也会被其引力陷阱所捕获。而且,若要挽救运气不佳的物体需要无穷大的能量。 
 
  我们已经说过,没有任何能进入黑洞而再逃离它的东西。但科学家认为黑洞会缓慢地释放其能量。著名的英国物理学家霍金在1974年证明黑洞有一个不为零的温度,有一个比其周围环境要高一些的温度。依照物理学原理,一切比其周围温度高的物体都要释放出热量,同样黑洞也不例外。一个黑洞会持续几百万万亿年散发能量,黑洞释放能量称为:霍金辐射。黑洞散尽所有能量就会消失。 
 
处于时间与空间之间的黑洞,使时间放慢脚步,使空间变得有弹性,同时吞进所有经过它的一切。1969年,美国物理学家约翰阿提惠勒将这种贪得无厌的空间命名为黑洞 
 
  我们都知道因为黑洞不能反射光,所以看不见。在我们的脑海中黑洞可能是遥远而又漆黑的。但英国著名物理学家霍金认为黑洞并不如大多数人想象中那样黑。通过科学家的观测,黑洞周围存在辐射,而且很可能来自于黑洞,也就是说,黑洞可能并没有想象中那样黑。 
  霍金指出黑洞的放射性物质来源是一种实粒子,这些粒子在太空中成对产生,不遵从通常的物理定律。而且这些粒子发生碰撞后,有的就会消失在茫茫太空中。一般说来,可能直到这些粒子消失时,我们都未曾有机会看到它们。 
 
  霍金还指出,黑洞产生的同时,实粒子就会相应成对出现。其中一个实粒子会被吸进黑洞中,另一个则会逃逸,一束逃逸的实粒子看起来就像光子一样。对观察者而言,看到逃逸的实粒子就感觉是看到来自黑洞中的射线一样。 
 
  所以,引用霍金的话就是黑洞并没有想象中的那样黑,它实际上还发散出大量的光子。 
 
  根据爱因斯坦的能量与质量守恒定律。当物体失去能量时,同时也会失去质量。黑洞同样遵从能量与质量守恒定律,当黑洞失去能量时,黑洞也就不存在了。霍金预言,黑洞消失的一瞬间会产生剧烈的爆炸,释放出的能量相当于数百万颗氢弹的能量。 
 
  但你不要满怀期望地抬起头,以为会看到一场烟花表演。事实上,黑洞爆炸后,释放的能量非常大,很有可能对身体是有害的。而且,能量释放的时间也非常长,有的会超过100亿至200亿年,比我们宇宙的历史还长,而彻底散尽能量则需要数万亿年的时间。 

黑洞,顾名思义就是黑黑的。事实上,黑洞并不黑,黑洞是由一个已经死亡的恒星演变而成的。所以,反过来黑洞其实是世界上,不,是宇宙中最明亮的天体。只不过黑洞把所有的光吸走了而已。黑洞原本是一颗质量极大的恒星,它经过了活跃的壮年期,经过了体型巨大的更年期。(恒星在接近老年的时候,体型会变得非常巨大,俗称“红巨星”,所以称之为更年期K。)再到收缩的老年期。于是,恒星就开始收缩,先是把两个氢原子聚变成一个氦原子;再把三个氢原子聚变成一个碳原子,就这样越变越重来燃烧以维持恒星外部的坍塌的力。于是,恒星轻的就变成白矮星,比如像我们的太阳。稍重一些的就变成中子星,此时,若恒星的质量过大,内部的力小于外部坍塌的力,那么恒星就会进一步坍塌,燃烧。最后,当恒星内的元素变成较重的铁原子后,恒星就会坍塌成黑洞了。(由此总结,黑洞是由一颗恒星无限坍塌而形成的,由于黑洞的体型太小,所以其引力打得连光都跑不出去。不过某些粒子还是跑得出去,所以,黑洞在经过多年以后,还是会蒸发的,不过这个过程非常的长,大概有200多亿年长,所以就不用我们理了。

北京时间111日消息,美国宇航局网站于9日最新公布了一张照片,清晰的显示出半人马座A(Centaurus A)附近一个超大质量黑洞喷射强大的射流,冲击附近的一个较小星系,这幅壮观照片堪称天文学家迄今为止对活跃的超大质量黑洞影响所做的最清晰观测之一。

  从美国宇航局公布的照片上可以看到,高能粒子的反向喷射物正向半人马座A遥不可及的区域延伸,隐藏在双子星系中的无数小黑洞同样清晰可见。图片中的左上角是一条延伸距离达1.3万光年的X射线喷射物,以及一条向反方向延伸的短反向喷射”(counterje)。天文学家认为,这种喷射物起到了重要运输工具的作用,把来自黑洞的能量传递到规模更大的星系,同时还影响那里恒星形成的速度。

  这幅照片是钱德拉”X射线太空望远镜在对半人马座A进行深空观测时拍摄到的,这种观测方式相当于连续不断地观测七天时间。半人马座A是距离地球最近的一个星系,包含有一个不断向外喷射高能粒子的黑洞。

  在200712月,美国宇航局也曾拍到了类似的照片。部署在太空和地面的望远镜捕捉到了某大型星系通过其中心的超大质量黑洞喷射强大的射流,冲击附近的一个较小星系。这也是人们首次观测到星系间的黑洞射流冲击现象。美国宇航局天文学家在报告中说,这一双星系系统名为3C321,两个星系相互绕行,相距约两万光年。(杨孝文)

英国剑桥大学应用数学及理论物理学系教授,当代最重要的广义相对论和宇宙论家,是本世纪享有国际盛誉的伟人之一,被称为在世的最伟大的科学家,还被称为宇宙之王70年代他与彭罗斯一起证明了著名的奇性定理,为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。他还证明了黑洞的面积定理,即随着时间的增加黑洞的面积不减。这很自然使人将黑洞的面积和热力学的熵联系在一起。

 

英国剑桥大学应用数学及理论物理学系教授,当代最重要的广义相对论和宇宙论家,是本世纪享有国际盛誉的伟人之一,被称为在世的最伟大的科学家,还被称为宇宙之王。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。

          

 

 

                                                                                           作者:初二(8)班

                                                                                                           黄泽森

 

【管理员友情提示:有兴趣者,可到初二(8)班找黄泽森,他很很多图片和PPT,可以跟大家分享哦~~】

 

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