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宇宙黑洞是什么,神秘的宇宙中,黑洞里面是什么东西?

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1,神秘的宇宙中,黑洞里面是什么东西?

在宇宙里面,我们看到了未来无限的发展希望,毕竟这是最大的存在体,即便是我们赖以生存的地球在宇宙的面前也不过如此,相信这里大家就知道宇宙的宏大之处了,而宇宙里面最特殊的也就是黑洞了,人们会好奇神秘的宇宙中,黑洞里面是什么东西?我觉得应该是形成新星球的原料,毕竟一切都是需要发展的。 首先我们就要先说说发展的根本,在马克思主义的角度来看,其实发展就是新事物的生成以及九十五的灭亡等,这就是发展的根本所在,我们简单理解就是生死之间的问题,这是相生相克的存在,我们任何生物从出生的开始就已经注定了最后的终点,那就是死亡了,这是我们都知道的事情,即便是物质也是一样的道理,没有永恒的存在,即便是能量也会最后消失,对于宇宙里面的星球也是一样的道理,我们可以简单理解为生命的一个周期,幼年期,中年期,老年期。 当进入老年期的时候距离死亡就不遥远了,只不过不同的形态物质在这个生命周期下单位不一样,比如人类就是几十年为一个单位,而星球就是亿年为单位,但是最后的终点必然都是生命的终点,对于宇宙也是一样的,每天都会有很多的星球诞生以及死亡,这时候就需要将这些死亡的星球回收得到原理,制作新的星球,所以我觉得黑洞里面的东西就是转换出来的原料。 而且我们会发现宇宙里面黑洞是吞噬的一切物质,但是白洞就是吐出来这些物质,所以我们可以想象,说不定之间还有一个我们不知道的过程,就是将这些原料进行组合得到一个新的星球,最后白洞吐出去。

神秘的宇宙中,黑洞里面是什么东西?

2,什么是宇宙黑洞

黑洞是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种密度无限大体积无限小的天体。黑洞的引力很大,使得视界内的逃逸速度大于光速。
1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西(Karl Schwarzschild,1873~1916年)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”被美国物理学家约翰·阿奇巴德·惠勒(John Archibald Wheeler)命名为“黑洞”。
“黑洞是时空曲率大到光都无法从其视界逃脱的天体”。[1-3] (电磁波)也逃逸不出。
黑洞无法直接观测,但可以借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因高热而放出和γ射线的“边缘讯息”,可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹取得位置以及质量。
科学家最新研究理论显示,当黑洞死亡时可能会变成一个“白洞”,它不像黑洞吞噬邻近所有物质,而是喷射之前黑洞捕获的所有物质。
科学家猜测穿过黑洞可能会到达另一个空间,甚至是时空。黑洞就是中心的一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小的奇点和周围一部分空空如也的天区,这个天区范围之内不可见。依据阿尔伯特-爱因斯坦的相对论,当一颗垂死恒星崩溃,它将聚集成一点,这里将成为黑洞,吞噬邻近宇宙区域的所有光线和任何物质。
黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程:某一个恒星在准备灭亡,核心在自身重力的作用下迅速地收缩,塌陷,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体,同时也压缩了内部的空间和时间。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。由于高质量而产生的引力,使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。
也可以简单理解: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,参与聚变时不释放能量,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”,是因为它的密度无穷大,从而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,直到最后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。
吸积
黑洞拉伸,撕裂并吞噬恒星
黑洞拉伸,撕裂并吞噬恒星
黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的,这一过程被称为吸积。高温气体辐射热能的效率会严重影响吸积流的几何与动力学特性。已观测到了辐射效率较高的薄盘以及辐射效率较低的厚盘。当吸积气体接近中央黑洞时,它们产生的辐射对黑洞的自转以是中央延展物质系统的流动。吸积是天体物理中最普遍的过程之一,而且也正是因为吸积才形成了我们周围许多常见的结构。在宇宙早期,当气体朝由暗物质造成的引力势阱中心流动时形成了星系。即使到了今天,恒星依然是由气体云在其自身引力作用下坍缩碎裂,进而通过吸积周围气体而形成的。行星(包括地球)也是在新形成的恒星周围通过气体和岩石的聚集而形成的。当中央天体是一个黑洞时,吸积就会展现出它最为壮观的一面。黑洞除了吸积物质之外,还通过霍金蒸发过程向外辐射粒子。[4]
蒸发
由于黑洞的密度极大,根据公式我们可以知道密度=质量/体积,为了让黑洞密度无限大,那就说明黑洞的体积要无限小,然后质量要无限大,这样才能成为黑洞。黑洞是由一些恒星“灭亡”后所形成的死星,它的质量极大,体积极小。但黑洞也有灭亡的那天,按照霍金的理论,在量子物理中,有一种名为“隧道效应”的现象,即一个粒子的场强分布虽然尽可能让能量低的地方较强,但即使在能量相当高的地方,场强仍会有分布,对于黑洞的边界来说,这就是一堵能量相当高的势垒,但是粒子仍有可能出去。
霍金还证明,每个黑洞都有一定的温度,而且温度的高低与黑洞的质量成反比例。也就是说,大黑洞温度低,蒸发也微弱;小黑洞的温度高蒸发也强烈,类似剧烈的爆发。相当于一个太阳质量的黑洞,大约要1x10^66年才能蒸发殆尽;相当于一颗小行星质量的黑洞会在1x10^-21秒内蒸发得干干净净。

3,宇宙黑洞里面有什么?

按照相对论的解。黑洞里只有奇点,RN黑洞的外视界里面还有个内视界,克尔黑洞外视界内有个内视界,还有个内无限红移面,奇点变成奇环。 资料拓展: 黑洞是一个超级致密天体。 它无影无形,体积趋于零,但密度却无穷大。 黑洞有着超乎我们想象的强大引力,能吸走它周围的一切物质,连光线也不例外。 任何物体只要进入离黑洞一定距离的范围内,就会被黑洞吞噬掉。 黑洞是变为超新体的恒星在爆发后遗留下来的超压缩的核。所有的黑洞基本结构的相同,中心的奇点部分被一个不可见的边界围着,我们称这个边界为“视界”,视界的尺码叫史瓦西半径,任何东西一旦步入视界范围就难以逃脱。 还有一种黑洞是旋转的,它像一个宇宙漩涡,里面有一个内部视界。据计算,部分黑洞的质量是太阳的几百万甚至几十亿倍。它们潜伏在星系的中心,由巨大的气体坍缩而成。黑洞按其体积可分为大,中,小三类。黑洞无影无形,科学家们只能根据它的强大吸引力,判断出宇宙间黑洞的存在。

4,什么是宇宙黑洞

宇宙黑洞包括物理黑洞和暗能量黑洞两种。物理黑洞有巨大的质量,但暗能量黑洞只有巨大的暗能量而没有巨大的质量。目前每个星系中心的黑洞都是暗能量黑洞。暗能量黑洞的引力与它内部的暗能量和它的旋转速度的乘积成正比,与它的体积成反比。

1.宇宙黑洞的研究现状

天文学家通过长期观测发现,在宇宙中有一些引力非常大却又看不到任何天体的区域,称之为黑洞。黑洞是位居宇宙空间和时间构造中的一些深不见底的类似井状的东西,具有极大的吸引力,包括光在内的任何物体都无法逃脱被吸入的命运。这就使得人们对于黑洞的研究变得异常困难:它既不向外散发能量,也不表现出任何形式的能量,人们根本无法看到它。因此,人们对于黑洞的研究就象是对一种看不见的东西进行研究。

科学家们认为,黑洞由一颗或多颗天体坍缩形成,当一颗质量相当大的星体核能(氢)耗尽后,没有辐射压力去抵抗重力,平衡态不再存在时,这个星体将全面塌缩。质量小一些的恒星主要演化成白矮星,质量比较大的恒星则有可能形成中子星。根据科学家的计算,当中子星的总质量超过三倍太阳的质量时将再没有什么力能与自身重力相抗衡了,从而引发另一次大坍缩。若其质量仍大于3个太阳质量时,那么连中子的气体压力也不能平衡重力,星体将继续塌缩至它的重力半径范围之内。这时,引力之大足以使一切粒子,包括光子,都被引回星体本身,不能外逸,就形成了引力极强的黑洞。黑洞可以吞噬附近的一切物质,它先将物质吸引到附近围绕它们高速旋转;随着转速的加快,物质变为炙热的等离子体,并逐渐靠近黑洞旋转中心;当它们最终接近黑洞时,就会被吞噬。

通常,黑洞是无法被发现的,但是也有例外:如果在它附近有气团,则会产生飞向黑洞的气流,于是气流也暴露了黑洞的位置。众所周知,在压缩时气体物质会被加热到几百万度,同时产生强烈的X射线辐射。用X射线观测望远镜就可以探测到黑洞的存在。2004年,著名的“钱德拉”X射线观测望远镜发现了一颗巨大黑洞的X射线,并将其命名为“SDSSpJ306”,它位于距离我们地球26亿光年的MS0735星团。天文学家通过对这些X射线和其所在星系的重力影响一起进行检测,推测它“出生”于127亿年前———而宇宙大爆炸发生在137亿年前。这说明,黑洞与星系同时演化,两者谁也不会单独主导早期宇宙中星体的快速诞生。 在此次观测中,天文学家们还在处于星系中心的“SDSSpJ306”黑洞的周围发现了许多新生星体,而且更多的星体正在形成之中。该发现给新出现的星系形成演化理论提供了重要的直接证据。

科学家们认为,黑洞是有质量的。黑洞一般被旋转的热气体圆盘所包围,这些热气体在以螺旋运动逐渐被黑洞吸收时会发出大量的电磁辐射。黑洞附近发光的氢原子谱线宽度与旋转速度有关。旋转速度越快,氢原子发出的谱线越宽,说明黑洞的质量越大。通过对氢原子谱线研究发现,“SDSSpJ306”黑洞有10亿个太阳重,所产生的能量更是太阳的20万亿倍。这个黑洞如此之大,以致它的引力作用范围大小与银河系相当。在这个黑洞吞噬星团的同时,还将一些热气体以射流形式喷还给宇宙,形成了两个巨大洞穴,每个洞穴的直径大约为65万光年。黑洞再次喷发出来的气体质量,相当于1万亿个太阳质量,这种喷射已经持续了1亿年之久。

黑洞有大有小。超巨黑洞的质量达到太阳的数百万甚至数十亿倍。小黑洞的质量与太阳基本处于一个数量级,主要由质量相当于太阳10倍左右的恒星发生超新星爆炸形成。超巨黑洞位于星系中心,据推测每个星系都有,质量一般约为星系总质量的0.5%。2002年10月,欧洲科学家宣布了银河系中心存在超巨黑洞的最佳证据。他们说,过去20年中,科学家们一直在观测银河系中心一些星体的活动情况,尤其对一颗名为S2的星体的运行轨道进行了跟踪研究,最终得出结论:S2附近确实存在一个巨型黑洞。质量是太阳7倍的S2,以每小时1.8亿公里的高速每15.2年绕银河系中心一周。之所以如此高速,是因为它周围存在黑洞,“害怕”被黑洞“吞噬”。经过计算,这一黑洞距地球2.6万光年,质量是太阳的370万倍。 银河系中心黑洞每年“食量”不足地球质量的1%。黑洞“食量”是根据它吞噬“食物”时发出X射线的强弱程度计算出来的。科学家还提出,如果黑洞获得了源源不断的“食物供给”,就可能从相对安静的状态中“醒来”,处于活跃状态中。

2.黑洞的种类

按组成来划分,黑洞可以分为两大类。一是暗能量黑洞,二是物理黑洞。暗能量黑洞主要由高速旋转的巨大的暗能量组成,它内部没有巨大的质量。巨大的暗能量以接近光速的速度旋转,其内部产生巨大的负压以吞噬物体,从而形成黑洞。暗能量黑洞是星系形成的基础,也是星团、星系团形成的基础。物理黑洞由一颗或多颗天体坍缩形成,具有巨大的质量。当一个物理黑洞的质量等于或大于一个星系的质量时,我们称之为奇点黑洞。暗能量黑洞的体积很大,可以有太阳系那般大。但物理黑洞的体积却非常小,它可以缩小到一个奇点。

3.暗能量黑洞的形成

根据科学家们的推算,宇宙大爆炸大约发生在137亿年以前。宇宙大爆炸之后,就形成了宇宙。它由两部分组成。一是由暗能量组成的世界,称之为黑暗世界;二是物质组成的世界,称之为物质世界。黑暗世界以旋涡场的形式存在,整个宇宙空间都被各种不同大小的旋涡场所充满。而物质世界则主要是以宇宙尘埃的形式存在,它们不均匀分布在各个旋涡场之中。在一个如星系般大小的旋涡场中,以Ep来表示宇宙尘埃绕它的旋涡中心运动的总动能。该旋涡场内的暗能量则分为两部分。一部分为旋涡中心的暗能量,以En1来表示。另一部分为旋涡中心之外的暗能量,用En2来表示。以En来表示星系的总暗能量,则有En=En1+En2。宇宙尘埃的运动是由暗能量来推动的。当En=Ep时,暗能量将全部转化为宇宙尘埃运动的动能。在这种情况下,旋涡场处于一种平衡状态,它既不收缩,也不膨胀。

下面分几种情况进行讨论。

(1).恒星的形成

当旋涡场内的宇宙尘埃很多时,Ep值比En大很多,即暗能量的旋转负荷太重。在旋涡场的旋转角速度不变的情况下,我们可以得到宇宙尘埃绕旋涡中心运动的总动能公式,如下所示:

Ep=MpVp2/2=Mp(ωR)2/2…………(6)

上式中,Vp为宇宙尘埃绕旋涡中心运动的平均速度,Mp为旋涡场中宇宙尘埃的总质量,ω为旋涡场的旋转角速度,R为宇宙尘埃到旋涡中心的平均距离。根据这条公式,当宇宙尘埃向旋涡中心靠近时,Ep值就会减少。当Ep值比En大很多时,旋涡场的转动负荷太重。在这种情况下,旋涡场必定收缩,宇宙尘埃必定向旋涡中心靠近,最后沉积到旋涡中心处变成沉积物。随着时间的推移,旋涡中心处的沉积物越来越多,最后变成了一颗恒星。恒星形成之后,当En=Ep时,其余的宇宙尘埃就再也不能沉积到旋涡中心。这些余下的宇宙尘埃就会在较小的旋涡场中形成围绕恒星运动的自转行星。

(2).星系的形成

当旋涡场很大,宇宙尘埃很多,En值与Ep相差不多时,旋涡场就处于一种平衡状态。在这种情况下,这些宇宙尘埃就无法靠近旋涡中心。这个大旋涡场中有无数个较小的旋涡场。象上述(1)所说的那样,每个小旋涡场形成一个恒星,无数个小旋涡场就会形成无数个恒星。这些小旋涡场都跟随大旋涡场旋转,由此而形成星系。

(3).宇宙旋涡的形成

当旋涡场内没有宇宙尘埃,即Ep=0时,旋涡场会不断地膨胀。当旋涡场内的宇宙尘埃很少时,它的总动能与暗能量相差太远,不足以阻止旋涡场的膨胀,结果,它会被旋涡场的旋转离心力抛出场外。到最后,旋涡场内将不存在任何宇宙尘埃。内部没有宇宙尘埃的旋涡场,它的旋转角速度是均匀的。旋涡场在离心力的作用下不断膨胀,它边缘的暗能量的运动速度也在不断增加。但当它的周围都有大小与它相差不多的旋涡场时,它的膨胀就会受阻。在这种情况下,旋涡场旋转的角速度以及暗能量运动的速度就相对稳定了下来,由此而形成一个不停地转动的宇宙旋涡。当星体顺着这种宇宙旋涡的旋转方向进入时,它就会被旋涡场的旋转之力弯转1800。接着,旋涡场用离心力推动它按原路返回。离开太阳系很远的慧星之所以能够返回太阳附近,所依赖的就是这种宇宙旋涡的力量。

(4).旋涡场的分类

我们把宇宙旋涡场按大小分为如下八种:
U旋涡场:又叫宇宙旋涡场,它的范围包括整个宇宙。
S旋涡场:又叫星糸团旋涡场,它的范围包括整个星糸团。
A旋涡场:又叫叫星系旋涡场,它的范围包括整个星系。
B旋涡场:又叫星团旋涡场,它的范围包括整个星团。
C旋涡场:又叫恒星旋涡场,它的范围被局限于恒星周围,包括所有行星的运行轨道。
D旋涡场:又叫行星旋涡场,它的范围被局限于行星周围,包括所有卫星的运行轨道。
E旋涡场:又叫卫星旋涡场,它的范围被局限于卫星周围。
F旋涡场:比E类旋涡场小的旋涡场。

(5).星系黑洞的形成

在每个星系的中心都有一个旋涡场,称之为星系旋涡中心。根据上述星系的形成原理,在它刚形成的时候,星系旋涡中心是没有宇宙尘埃的。在旋转离心力的作用下,它自然会向外膨胀。但在它的周围布满了很多大小与它相当的旋涡场,所以,它的膨胀受阻。各种旋涡场的旋转离心力在旋涡场边缘互相对抗,不断地进行对比和较量。经过很长一段时间之后,它们的对抗之力达到一种相对平衡状态。最后,星系旋涡中心的范围就被固定了下来。

由于星系旋涡中心是星系旋涡场的动力中心,所以,它内部贮藏的暗能量在星系中是最强大的。在强大暗能量的推动下,星系旋涡中心的旋转速度越来越快,暗能量在强大离心力的作用下不断地向旋涡中心的边缘集中,星系旋涡中心的中部地带的暗能量不断地被抽走,越来越少。最后,星系旋涡中心的内部就变成了一种真空状态,至此,它的旋转速度才能稳定下来。而星系旋涡中心的边缘就形成了一个由高速旋转的暗能量组成的圆盘,它把星系旋涡中心紧紧地包围了起来。这个高速旋转的圆盘带动周围的气体运动,使之发生激烈磨擦而发热,由此而变成了一个热气体圆盘。这个内部成为真空状态的星系旋涡中心就是一个暗能量黑洞,称之为星系黑洞。

星系黑洞被一个热气体圆盘所包围。这个圆盘的旋转速度有多大呢?在星系黑洞的形成过程中,它内部是没有质量的,即在旋涡中心内部不存在物质运动的动能。所以,它的虚拟质量为零。根据暗能量的动能公式En=MnVn2/2,当虚拟质量Mn=0时,圆盘中暗能量的速度Vn将达到无穷大。但实际上,宇宙黑洞会吸入物质,所以,圆盘的速度不可能达到无限大。将光子的性质与这个圆盘进行比较,两者的质量都接近零。由此类推,这个热气体圆盘的旋转速度应该接近光速。

由于星系黑洞是A旋涡场的旋转中心,所以我们又称之为A黑洞。

(6).星团黑洞

在星系中有很多B旋涡场。当B旋涡场内有很多宇宙尘埃,En值与Ep相差不多时,B旋涡场就处于一种平衡状态。在这种情况下,这些宇宙尘埃就无法靠近旋涡中心。B旋涡场内也有很多C旋涡场。象上述(1)所说的那样,每个C旋涡场形成一个恒星,很多C旋涡场就会形成很多恒星。这些恒星围绕B旋涡场的中心旋转,由此而形成一个星团。

在每个星团的中心都有一个旋涡场,称之为星团旋涡中心。很显然,星团旋涡中心内部是没有宇宙尘埃的。最后,它也象星系旋涡中心一样发展为一个暗能量黑洞,称之为星团黑洞。很显然,星团黑洞比星系黑洞小很多。星团黑洞的形成过程请参看第(5)部分内容。

由于星团黑洞是B旋涡场的旋转中心,所以我们又称之B黑洞。

(7).星系团黑洞

宇宙中有很多S旋涡场。当S旋涡场内聚集到很多星系时,就会形成一个星系团。产生星系团的条件是:星系绕星系团中心旋转的总动能约等于S类旋涡场的暗能量。在每个星系团的中心有一个旋涡场,称之为星系团旋涡中心。最后,它也象星系旋涡中心一样发展为一个暗能量黑洞,称之为星系团黑洞。由于它是S旋涡场的旋转中心,所以,又称之为S黑洞。星系团黑洞的形成过程请参看第(5)部分内容。

(8).宇宙中心黑洞

宇宙是一个大旋涡场,称之为U旋涡场。它的范围包括整个宇宙。所以,U旋涡场的中心就是宇宙的中心。在宇宙的中心有一个旋涡场,称之为宇宙中心旋涡场。最后,它也象星系旋涡中心一样发展为一个暗能量黑洞,称之为宇宙中心黑洞。由于它是U旋涡场的旋转中心,所以又称之为U黑洞。宇宙中心黑洞的形成过程请参看第(5)部分内容。

综上所述,暗能量黑洞分为四种类型,从大到小排列如下:U黑洞、S黑洞、A黑洞和B黑洞。U黑洞是宇宙中最大的黑洞,而且它是宇宙的旋转中心。

4.黑洞引力公式

根据上述理论,暗能量黑洞由如下两部分组成:一是热气体圆盘,二是被热气体圆盘所包围的宇宙真空。很显然,在热气体圆盘的内部和外部之间形成了一种压强差,它内部的压强比它外部低很多。我们用P1和P2分别来表示热气体圆盘的外部压强和内部压强,用P来表示它们的正压强差,则P=P1-P2。很显然,正压强的方向是从热气体圆盘的外部指向它的内部的。用V来表示热气体圆盘的旋转速度,用En1来表示它的暗能量。用L来表示黑洞的体积。则,我们可以得到如下公式:

P=KEn1V/L …………(7)

公式(7)中,K为一个比例系数,称之为暗能量黑洞的引力常数。公式(7)的意思是:黑洞内外的正压强差与黑洞内的暗能量和黑洞圆盘的旋转速度的乘积成正比,与黑洞的体积成反比。

当一个物体接触热气体圆盘时,两者之间就会产生一个接触面积,用S来表示。我们用F来表示黑洞对该物质的吸引力,则可得到如下公式:

F=PS=KSEn1V/L …………(8)

公式(8)就是黑洞对物体的引力公式。很显然,黑洞对物体的引力与物体的质量大小无关。对于巨大黑洞来说,它的暗能量非常强大,它的旋转速度接近光速。所以,这种黑洞的引力非常巨大。

黑洞吸引物体是有一个过程的。当物体在黑洞的周围但未接触黑洞的热气体圆盘时,物体被黑洞吸引的受力面积S=0,则黑洞对物体的引力F=0。它意味着,黑洞外部的物体运动与黑洞的引力无关。星系中所有的恒星都绕黑洞运动,是因为黑洞是星系旋涡场的旋转中心,而不是因为受到黑洞引力的作用。

当物体接触热气体圆盘时,它就会受到黑洞的引力。但刚接触时的引力很小,而圆盘周围的气流速度却非常大。在这种情况下,物体必然被圆盘气流带动,并跟随气流而去。随着物体与圆盘的接触面增大,黑洞对物体的引力也在增大。当黑洞对物体的引力比物体绕黑洞运动的离心力大时,它就会被吸入黑洞之中。这种情况表明,虽然黑洞的引力与物体的质量无关,但物体被黑洞引力吸入洞内的过程却与物体的质量有关。

在物体进入黑洞之后,该物体就会被黑洞内部的压强所包围。物体内部的压强与它在黑洞外部时的压强相等。所以,在物体的内部和外部之间就形成了一种压强差,根据公式(7)就可以求出它的值。正压强差的方向是从物体内部指向外部的,受力面积包括物体的全部表面。结果,物体的整个表面同时受到强横无比的拉力,在刹那之间它就会被这种强大的拉力撕得粉碎,最后变成了气态状。

当光子进入黑洞时,它也会被黑洞的引力所包围。光子内部的压强与它进入黑洞之前是一样。所以,在光子的内部和外部之间就会形成强横无比的压强差。结果,象上面所叙述的一样,在光子进入黑洞的刹那之间就会被黑洞的引力撕得粉碎。所以,在光子进入黑洞后,它是无法从黑洞中逃出来的。

结论:包括光子在内的任何物体,它们进入暗能量黑洞之后都会在刹那之间爆炸开来,变成气态状。

5,宇宙中的黑洞是什么?

黑洞本质上也是天体。但它是一类特殊的天体。 如果是恒星级黑洞,那黑洞是大质量恒星演化后期,经过超新星爆发的方式快速抛去其外层气体后,经过引力坍缩的恒星核。 知道第二宇宙速度吧?就是从一个星球表面出发,摆脱一个星球的引力,到宇宙空间去所需要的速度,也叫脱离速度或逃逸速度。地球的第二宇宙速度是11.2千米/秒。就是说,如果从地球上发射一个航天器,如果它的速度达到或超过了11.2/秒,它就能摆脱地球的引力,成为一个在太阳系中遨游的航天器了。 不同质量的星球有不同的脱离速度。从万有引力定律就能看出,星球的质量越大,引力越强,摆脱这个星球引力所需要的速度就越高。同时,对于质量相同的星球来说,星球的半径越小,密度越大,引力也越强,表面脱离速度也越高。比如,月球的质量、密度和半径都比地球小,它的逃逸速度就只有2.4千米/秒,而太阳要比地球大得多,所以太阳的逃逸速度高达617.7千米/秒。 宇宙中能够达到的最高速度是光速。早在17世纪,就有欧洲科学家提出,可以设想一种星球,它的质量足够大、引力足够强、半径足够小、密度足够高,使它的表面脱离速度达到光速,那么从这个星球上发出的光线就无法脱离星球表面,跑到星球外边去;外来的任何物质,包括光线也会被这个星球完全吸收,不会有光线反射出来。这时,这个星球不管能发出多强的光,都不可能被看到--它是黑的。 就是说,用牛顿力学解释,黑洞就是表面逃逸速度大于等于光速的天体。 用爱因斯坦相对论来解释,因为质量能够使时空结构变形或扭曲,改变时空的曲率。而黑洞是时空曲率大到自我封闭,使进入的任何物质,包括光都无法从其事件视界逃脱的天体。 上一张图是黑洞的牛顿解释,就是引力能弯曲光线。下一张图是黑洞的爱因斯坦解释,就是黑洞是宇宙中时空弯曲到自我封闭的一个区域。两张图中的各条光线可以一一对应。 一颗恒星要变成一个黑洞,是有条件的。要形成黑洞,其原恒星的质量不能小于7倍太阳质量,并且引力坍缩的恒星核质量不能小于3.4倍太阳质量。 大质量恒星到了演化的晚期,会成为一颗红超巨星。当恒星中的所有核聚变原料都用完时,恒星中的核聚变反应停止,恒星核中全是铁元素,向外阻止恒星收缩的辐射压消失,恒星外面的物质就会向内急剧收缩,在撞到中心的铁核时,由于铁核不能被压缩,这些物质就像是撞到一堵无比坚硬的墙,就会以几乎的速度被反弹出去,反向冲出恒星,好像是恒星发生了一次无比巨大的爆炸一样。这种现象叫超新星爆发。超新星爆发会使恒星损失大部分质量,只剩下少部分的恒星核,在外面物质的撞击能量下继续收缩。此时,如果剩下的恒星核的质量大于3.2倍太阳质量,它就会在引力作用下坍缩为一个密度无限大、尺度无限小的点,这个点叫奇点。由于它的半径是零,而密度又无限大,它的引力就可以强大到连光线都能够吸引住。或者说,它周围的时空已经弯曲到它自身周围,自我封闭了起来,并形成的一个区域,叫视界。任何进入视界的物质和光线都无法再离开,自身发出的光线也无法脱离。这个区域就成为了一个黑洞。 这就是黑洞。 理论上,除了大质量恒星演化到末期能够形成黑洞外,在宇宙大爆炸极早期,物质刚刚形成时,因为物质密度过高,也可能形成一些大小如同一个基本粒子、质量如同一座大山的极小的黑洞,叫量子黑洞。但这种黑洞目前还没有发现。另外就是在星系中心,同样由于物质密度极高,在星系形成时也会在星系中心形成一个极大质量黑洞。例如,在我们银河系中心,就有一个质量为太阳质量400多万倍的超大质量黑洞。大多数星系中心都有这样一个黑洞。

6,宇宙中最大黑洞是什么?

答案是现代科学中的一个最惊人的设想:宇宙本身。 要弄懂为什么这个答案并非妄言,必须介绍一些宇宙学的基本知识。现代宇宙学家已经超越了人类为求得一个可认识和无疑虑的宇宙图像所编过的神话和所作过的玄想,他们有三个观测事实,在对之作了仔细的物理解释后,就能据以反推出宇宙的过去历史。星系的运动,轻元素(指氢、氘和氦,它们不是在恒生中产生的)的相对丰度,以及均匀的宇宙辐射,全都表明宇宙在自极高密、极高温的大爆炸状态以来的150亿年中一直在膨胀。 观测已经提供了对宇宙历史的透视,然而只有理论才能猜测宇宙的未来。由于决定大尺度物理结构的是引力,爱因斯坦广义相对论给出了与过去的状态相符的宇宙学模型。关于将来,则有两个可能的解答:一个膨胀再收缩的宇宙,在时间上和空间上都是有限的;或者是一个无限地膨胀的宇宙(与某些宇宙学家有的流行观念相反,宇宙在时间上的无限并不意味着在空间上的无限)。 宇宙中物质的平均密度决定着宇宙未来的命运。如果密度小于临界值10-29克/立方厘米(相当于每立方米的空间里有六个氢原子),则宇宙的引力场不足以束缚住物质,宇宙将继续无休止地膨胀。相反,如果平均密度大于临界值,则引力终将使宇宙停止膨胀并重新收缩,在1000亿年内宇宙将坍缩成一种与大爆炸相反的状态,不妨叫作大挤压。 无论宇宙的最后命运如何(宇宙密度的实际测量值稍小于临界值,但还不能由此得出“开放”宇宙的结论,因为并非所有的物质都已被观测到),黑洞都将是其中的主角。普林斯顿高级学术研究所的弗里曼?戴森和伦敦大学的雅玛尔?伊思兰已经研究了持续膨胀的宇宙的长时期演化(见伊思兰的著作《宇宙的最终命运》,剑桥大学出版社1983年)。虽然宇宙已经存在了150亿年,这种长时间的物理过程尚未开始,但迟早将会来临。在大约1027年里,所有已熄灭的恒星都将聚集在星系中心,成为1011M⊙质量的大黑洞。星系团中星系轨道运动的能量也将由于引力辐射而消散,在大约1031年里星系都将落到团的中心,并聚合成1015M⊙质量的超巨型黑洞。在更大得多的时间尺度上,反过程即黑洞的量子蒸发将会发生。恒星级黑洞将在1067年里蒸发,星系级巨型黑洞需要1097年,超巨型黑洞则需要10106年。作为能量和熵的最后蓄积,黑洞将变得与白洞类似,把自己的物质散布到膨胀的宇宙中。 戴森最后问自己,面对宇宙不可避免地变得稀薄和冷却这种不利的条件,高级文明能否通过从黑洞中提取能量来无限期地维持生存?这个设想使人回忆起一些典型的科学幻想故事,而与现代粒子物理的一个预测相抵触,那就是,质子并不是永存的,而是会在大约1032年后衰变(现有实验并未证实关于质子寿命的这个预测)。那么,远在黑洞开始释放其能量之前,所有的物理结构和生命组织就都已消亡。 现在来考查一下时间上和空间上都有限的膨胀—收缩宇宙的后果。使宇宙成为一个闭合系统所需的最低密度是一个质量为1023M⊙、半径为400亿光年的黑洞的平均密度(黑洞的平均密度是随其半径的增大而减小的),而对我们的宇宙而言,光所走过的最大距离不超过150亿光年。这就是说宇宙是在其史瓦西半径之内,能由此得出结论说我们是生活在一个极其巨大的黑洞内部吗? 更深入地作一番考虑,就会发现有一系列的理论证据支持黑洞宇宙的假设。广义相对论证明,如果恒星类似于一团压强为零、密度均匀的球状“云”,即类似于充满于宇宙的星系气体,则云的内部几何与闭合宇宙的几何完全一致,而且内部和外部几何在云的表面完好地相连接。 另一方面,闭合的膨胀一收缩宇宙也有一个视界,即这样一个时空边界,在其之外的事件是我们所不可联络的,因为那些事件的光信号不能到达我们这里。这个宇宙学视界(不要与粒子视界相混淆,后者是指在一个给定时刻宇宙中可观测部分的空间边界)是与将来奇点(即大挤压)相联系着,从内部看,它就像黑洞视界从外部看时规定着黑洞的边界一样(事实上闭合宇宙的最大半径与它在外部观测者眼中的史瓦西半径精确相等)。 因此可以想象,如果宇宙是闭合的,就必定有一个外部世界,我们的宇宙是其中的一个隐藏在黑洞内的区域。显然,如果这个(仍令人迷惑不解的)假设能得到证明,宇宙学将展开一个全新的领域。 例如,科学家们首先想知道的是,我们的宇宙是怎样成为一个黑洞的。它是外部宇宙中的一个原初黑洞呢,还是由一个1023M⊙质量的“超级恒星”的引力坍缩而形成的呢?这样看来,外部宇宙就不是真空,那里的星系(或许是由我们完全不知道的物质组成的)可以整个地掉进我们的宇宙。 宇宙作为一个黑洞的最吸引人的结果将是黑洞内物质完全出乎意料的行为。广义相对论指出,恒星在史瓦西半径以内的引力收缩必定以中心奇点为终结。但是,广义相对论是不完整的。由于没有量子引力理论,我们必须承认对支配黑洞内物质行为的定律实际上一无所知。膨胀—收缩的黑洞宇宙似乎暗示着,黑洞内的引力坍缩可以在奇点之前停止。物质的某种最后阻抗,例如一种只在很小距离上才显示出来的强排斥作用,可能造成坍缩恒星的物质“反弹”,类似地,整个宇宙就在极密状态和充满史瓦西球内部的膨胀状态之间无限地振荡。 黑洞宇宙理论最后提出的问题是关于我们宇宙的唯一性。我们的封闭宇宙相对于外部宇宙是处于什么地位呢?也许可以有一个套一个的宇宙等级,也就是黑洞之中又有黑洞。最新的物理理论允许这种“气泡宇宙”的存在。 这些有点过度的猜测更像是幻想而不是真实。它们在学术机构的研究工作中并不怎么受重视,因为它们实在延伸得超出我们的实际知识太远,而对科学的真正进展又没有什么帮助。或许有一天我们能拥有赖以回答这些问题的理论工具,但是我们决不要欺骗自己:所有这些理论都建立在想象之上,而现实常常与想象大不相同。为了抓住真实世界的哪怕是一个碎片,我们必须用自己的脑和手工作,做千百次的测量,而不是依靠那些过于优美的主意和理论。 但是黑洞的出现无疑标志着一场革命的开始,这是变化着的思想和理论世界的革命,也是恒星、星系和宇宙本身的命运正在缓慢地展示出来的真实世界的革命。但是所有的革命都有隐藏的危险。作为毛里斯?梅特林克(MauriceMaeterlink)一句格言的释义,黑洞一词仍然常常只是掩盖我们无知的一件豪华伪装。