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黑洞内部有什么秘密?

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黑洞内部有什么秘密?


        

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  • 2006-06-20 09:44:29
      黑洞是什么
     
      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 。

    2006-06-20 09:44:29

其他答案

    2006-06-18 17:30:51
  •   牛津大学著名物理学家史蒂芬·霍金当众认输,推翻他1975年赖以成名的黑洞理论,承认黑洞并非可怕的物质“终结者”,由崩溃的星球形成的黑洞其实不会吞噬和消灭一切物质,而会保留被吞噬物体的些微痕迹,最后以残破的形式“吐”出来。
    与黑洞有关的四次“豪”赌霍金逢赌必输
    1997年,霍金同美国物理学家约翰·普雷斯基尔打赌时坚持自己的“黑洞悖论”,黑洞会摧毁它们吞噬的一切信息,后者则认为黑洞不可能使其内部物质的信息丧失,赌注则是一本《棒球百科全书》。
      霍金于2004年7月21日当众表示输掉了这场科学史上著名的赌赛,并送给普雷斯基尔一套板球百科全书。 在历史上关于黑洞的著名打赌已经有了四次。第一次是已故的诺贝尔奖获得者钱德拉和索恩关于旋转黑洞的稳定性问题打的赌。结果是索恩赢。于是索恩要钱德拉订购了《听众》杂志。
      第二次是1975年关于天蝎座X-1(X指X射线源,1代表天蝎座中最亮的星)是否包含黑洞打赌。霍金说,他对黑洞做了很多研究,如果发现天蝎座X-1中不存在黑洞,一切关注黑洞存在的研究都将是徒劳。在这种情况下,索恩不得不为他订购4年的《私家侦探》杂志。
      后来,人们积累了越来越多天蝎座X-1中存在黑洞的观测证据,这些发现证明霍金实际上错了。霍金也只好认输,为索恩订阅了1年的《阁楼》杂志。第三次打赌是在1991年,霍金又与索恩、普雷斯基尔赌上了,这次赌的是裸奇点是否存在。霍金认为奇点只存在于黑洞围绕的时空奇点。
      1997年2月5日,霍金承认,在特殊的情况下裸奇点是可以形成的,然后输给了索恩和普雷斯基尔两件可以用来“遮蔽裸体”的T恤衫,上面写着“自然界憎恨裸奇点”。 第四次打赌也就是前面叙述过的霍金与普雷斯基尔关于黑洞是否会摧毁外来信息的赌。有关黑洞的四次“豪”赌,霍金参加了三次,每次都输。
      尽管霍金每赌必输,然而“赌性”难改。 霍金新理论认为黑洞不是吞噬一切的恶魔 1975年,霍金以数学计算的方法证明黑洞由于质量巨大,进入其边界的(也即所谓“活动水平线”的物体)都会被其吞噬而永远无法逃逸。黑洞形成后,就开始向外辐射能量,最终将因为质量丧失殆尽而消失。
      然而在这种所谓的“霍金辐射”中并不包含黑洞中有关物质的任何信息。一旦黑洞消失,所有信息也将全部丧失。换言之,人类永远不可能知道黑洞里面是什么样子。这便是所谓的“黑洞悖论”。而该理论与量子物理学的理论背道而驰。量子物理中认为类似黑洞这样质量巨大物体的信息是不可能完全丧失的。
      当时霍金认为,可能是黑洞强大的引力场,打破了量子物理定律。 霍金在2004年7月21日于都柏林举行的“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上提出了新的理论。面对世界各国著名的物理学家,他说,30年来,自己一直在思考不同形状、体积各异的黑洞在无数年后会出现何种变化。
      他通过计算证明,黑洞内部最初的信息量与最终的信息量相等。他说,“黑洞里面不会发展出新宇宙。黑洞只是看上去处在形成之中。后来,它就会向外辐射其吞噬的物质的所有信息。不过,这些信息已经被黑洞撕碎、打破和重整了。” 霍金还向来自50个国家的约800名科学家说:“黑洞里面不会发展出新宇宙,这和我以前的想法相反。
      这些信息仍存在我们宇宙里。我很抱歉让科幻小说迷失望,可是既然这些信息保存下来,就不可能利用黑洞前往其他宇宙。” 霍金的“新黑洞”理论不再和现有量子理论矛盾 次原子理论拥护者坚持物质不灭定律,也就是物质会改变形式,可是绝不会消灭,在这种情况下,物体如何能够完全消失在黑洞里,丝毫不留任何痕迹?而形成整个现代物理学基础的量子理论,宣称所有信息都会以某种形式保存下来。
      而霍金以前的黑洞理论则认为,黑洞会吞噬物质及其相关信息。因此,老的黑洞理论和现存的量子理论相矛盾。斯坦福大学理论学家苏斯坎曾经说,霍金原来的理论会导致大部分量子理论瓦解。霍金自己也曾经为两种理论之间的矛盾而苦恼,然而,他这次大胆提出的新理论终于结束了纠缠了他30年的苦恼。
       黑洞是太空里的某些看不见的星体,那里的引力大得惊人,包括光在内的一切东西都难以逃逸出来。过去,宇宙学家一直认为,对于宇宙来说,黑洞纯粹是一种破坏力量,现在霍金最新理论说明,黑洞在星系形成过程中扮演了重要建设角色。霍金现在所说的黑洞不同于传统的黑洞,它没有将里面的一切隐藏起来。
      反之,在经过长时间辐射后,它们最终会将里面的信息释放出来。这个新理论将使有关黑洞的理论研究进入新的阶段,科学家们也许有一天能够真正揭开黑洞的秘密了 。

    赛***

    2006-06-18 17:30:51

  • 2006-06-18 01:10:37
  • 看来受名称误导的人不少也不浅啊。请记住了:黑洞不是洞!它是一个超致密引力奇大的星体。

    宇***

    2006-06-18 01:10:37

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