十万个为什么:什么是黑洞? 十万个为什么电子版

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黑洞的形成原因?

黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后,发生引力坍缩产生的。

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。

扩展资料:

黑洞的演化过程:

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,热量无限大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,连中子间的排斥力也无法阻挡。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。

也可以简单理解为: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,参与聚变时释放的能量小于所需能量,因而聚变停止,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。

参考资料来源:百度百科-黑洞

为什么有黑洞现象

广义相对论预言的一种特别致密的暗天体。大质量恒星在其演化末期发生塌缩,其物质特别致密,它有一个称为“视界”的封闭边界,黑洞中隐匿着巨大的引力场,因引力场特别强以至于包括光子在内的任何物质只能进去而无法逃脱。形成黑洞的星核质量下限约3倍太阳质量,当然,这是最后的星核质量,而不是恒星在主序时期的质量。除了这种恒星级黑洞,也有其他来源的黑洞——所谓微型黑洞可能形成于宇宙早期,而所谓超大质量黑洞可能存在于星系中央。(参考:《宇宙新视野》)

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。虽然这么说,但黑洞还是有它的边界,即"事件视界(视界)".据猜测,黑洞是死亡恒星的剩余物,是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。另外,黑洞必须是一颗质量大于钱德拉塞卡极限的恒星演化到末期而形成的,质量小于钱德拉塞卡极限的恒星是无法形成黑洞的.(有关参考:《时间简史》——霍金 著)

为什么会有黑洞

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.

亦可以简单理解:通常恒星的最初只含氢元素,恒星内部的氢原子时刻相互碰撞,发生裂变、聚变。由于恒星质量很大,裂变与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。由于裂变与聚变,氢原子内部结构最终发生改变,破裂并组成新的元素——氦元素。接着,氦原子也参与裂变与聚变,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不能参与裂变或聚变,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。

跟白矮星和中子星一样,黑洞很可能也是由质量大于太阳质量20倍的恒星演化而来的。

当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢),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,直到最后形成体积小、密度大的星体,重新有能力与压力平衡。

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。而根据科学家的计算,中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值,那么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。

这次,根据科学家的猜想,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直至成为一个体积很小、密度趋向很大。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),正象我们上面介绍的那样,巨大的引力就使得即使光也无法向外射出,从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。

宇宙空间 黑洞

在《哆啦A梦·大雄的宇宙开拓史》中有相关说明,《哆啦A梦》中称为“翘曲空间”。(做时空转换时所经历的空间。一张纸上的两个点,之间的距离记作a。如果你把纸弯曲,使这两个点重合,那么现在这两个点的距离就是0,而不是刚开始的纸面上的距离a。这就是空间翘曲。可以进行瞬间移动。现在的科技水平无法实现。这样使扭曲的空间就是翘曲空间)“……星球与星球之间,都相隔几光年至几十万光年。因此,宇宙飞船即使是以光速飞行,也要用几年至几十万年。如果只靠重力控制飞行,当然太慢了……但是,如果反复翘曲空间就可以更快地到达目的地。”

举例:假设整个空间就是一块很长的可以恢复自动原状的地毯来思考,空间折叠就是说如果想从这一块布的这头走到那头,如果地毯足够的长,短时间我走不过去,我就可以用

空间折叠

引力把地毯的那一头吸引过来,我就可以直接站在地毯的那一头,然后力量一散去,这块布就自动恢复了原状,从而把我带到了地毯的那一头。可是距离越远,需要的力量就越大,如果我的力量没有大到可以一次就把地毯的那头吸引过来的话,人们可以把这块地毯的二分之一处吸引过来抓在手里,这样剩下的地毯其实也就只有二分之一了,再用一次同样大小的力量,就可以把地毯的那一头吸引过来,然后达到和开始一样的效果。

空间折叠 - 发现过程空间折叠天文学家通过长久的观测发现行星沿椭圆轨道绕太阳运动,有时离太阳近些,有时离太阳远些。太阳的巨大质量使它周围的空间发生弯曲。其结果是,行星每公转一周它的轨道的长轴都比上一个周期偏转一个角度,这个现象叫做行星轨道的进动。理论分析表明只有水星轨道的进动比较显著,达到约每世纪0.01°。这个现象早在广义相对论出现之前就已经发现,只是无法解释,所以它实际是广义相对论的最早的佐证。

自从爱因斯坦的相对论普遍被接受后,其中的光速为宇宙中最快的速度的理论成了无数梦想宇宙旅行的幻想家们的噩梦,因为即便是以光速旅行,仅仅飞出太阳系就要用掉数年之久,这对人类短暂的生命来说几乎已成为不可能,而黑洞以及空间折叠的发现却为科学幻想家们打开了另一扇门。因为未来的科技只要能达到足够的引力,使空间扭曲折叠,那么以不超越光速却能在短时间内进行宇宙旅行成为了可能。因此空间折叠理论因为科幻小说家及科幻漫画家们为广大人们所认知,而空间折叠理论也成了科幻家们进行宇宙旅行的不二法门。

空间折叠 - 基础浅析空间折叠人们的宇宙空间是一个以真空基态为界,形成同维空间异矢量方向上的世界。它们是以巨大的速度差分隔开。即在同一空间中,两个不同的宇宙相互叠在一起,以相对极限大的速度差彼此分隔开。它属于一种量子力学。

物质的类性,现在人们已经清楚地知道宇宙中存在正反物质。而事实上,人们并不清楚宇宙的其他类性的物质,正反粒子的湮灭,湮灭成光子,并没有真正地消失。而有些元素。经过粒子的轰击,甚至可以打出反粒子。用钋产生的α粒子轰击铝片,发射出中子和正电子,生成放射性磷(约里奥居里夫妇)。从另一个角度讲,正反粒子这两个类性的粒子是可以共存的。因此同时也要有能承容正反粒子的介场,使正反粒子同时存在在一个小的空间中。

问题之一:物质为什么只湮灭成光子,而没有完全地消失在空间中?

问题之二:是否存在相反形式的能量?众所周知,现代宇宙物理学的西格斯学说认为人们宇宙的能量来自于真空基态的自发破缺。而物质的能量在真空基态破缺时应当是单元能量波,而非粒子体形式。在破缺之后,宇宙中的物质粒子才逐渐形成,正反粒子也才出现。要知道一点,介场是能量体。正反粒子能同时存在,这说明两类粒子自身的场与量介场属于同一种能量。

是否存在一种能量,人们称之为负能量,如果同能量接触会彼此消失在空间中。而在人们的宇宙中,人们似乎还从未找到过该种能量,也没有它存在的证据。人们看到,观察和接触的都是正能量的物质。但以真空基态为起点推想,从真空破缺出能量才产生宇宙,而这是正能量的世界。那么,同样从真空基态为起点,是否存在破缺出一个负能量的世界?如果真空基态天生就是平衡的,那么负能量的世界就可能与正能量世界诞生于同时。由现代宇宙观察结果可得到:200多亿光年范围内,从未见到过星系或物质体的奇特消失的现象(连光子都没留下的湮灭)。因此,可大胆地认为,人们的宇宙不存在负能量体。

为此,推测每次正反粒子湮灭后,形成的光子这种能量态类近于真空基态,有能量波态。能量为波态体的本身就是一个矢量。因此,从真空基态出发,正能量破缺的同时,负能量也出现。由于彼此的矢量不一样,因而形成各自的世界。并以真空基态为界,形成同维空间异矢量方向上的世界。它们是以巨大的速度差分隔开。即在同一空间中,两个不同的宇宙相互叠在一起,以相对极限大的速度差彼此分隔开。形象地说:我们假设地球运行到某个方位时,另一个星球迎面撞来,但地球和另一个星球却都安然无恙,各自仍按各自的规律运行。原因很简单,它们彼此都在同一个空间,却以极限大的速度差分隔开。

由此而得一个空间基础,若飞行器可以进入异矢量方向上的世界,则从我们的世界中消失。之后的飞行器的速度相对我们而言是超极限大的。当一定时间之后,飞行器重新回到我们的世界。而这个过程,人们产生折叠飞行的错觉。实际上飞行器飞过的路程尺度没有改变,只是在同样路程的花用时间上少了。而当飞行器在负能量的世界时,飞行器的类性也成负能量体。从上,我们有发现更多的问题,如:飞行器进入真空基态后的会出现什么问题?进入异矢量方向上的世界后的问题?但无论如何,人们可以深信一点,我们的空间提供一个让飞行器“折叠”的飞行平台。超越星系之间的交流将成为可能。

不过,如何让飞行器跨入光速和超光速却是解决空间折叠的关键。微观上,光子的点基元组合结构或许会在某些条件下,光子的这种最散的点基元组合结构或许也还可以继续变的更散,以致令物质可以拥有超光速。然而,是否存在这样的因素呢?

空间折叠 - 瞬间移动空间折叠瞬间移动从字面上来看它是一个形容词,指物体移动速度快到一瞬间便能完成。但如何达到这种效果呢,瞬间移动这个词最常见于西方魔法名词,被认为是一种可以使人在一瞬间到达另一点的魔法。但根据现代物理学的发展,瞬间移动已被认为是可能的。从爱因斯坦的广义相对论来看,如果物体的引力或能量足够大,那么它将有足够的力量使空间发生扭曲,而使三维空间中的两个点被拉近,那么如果这种能量强到能让两个点几乎重合,那么人们就可以想象出这样的情况:从几乎重合的三维空间的两点之一穿过,将直接跨越两点间的三维空间而在同一时间出现在另外一点,这样便达到了瞬间移动的效果。 空间折叠 - 时空旅行空间折叠虫洞及坍塌磁场的引力无疑是可利用的关键,我们知道引力是可以影响空间与断层空间的排序及扭曲程度的唯一外力,如何利用它就是时空旅行的关键所在!首先必须发现并进入引力轨道,而轨道的所在据推测是存在与断层的次元空间内。我们所在的世界基本定义为三维空间,如何进入次元空间呢?最简单的办法是引导外泻的引力源,捕捉其三维空间的入口。找到后就可以将人类的飞行器放进引力轨道中,推力不必太大,只需要两个宇宙速度,脱离重力后引力就可以将飞行器拖进次元空间的一级浅断层,接下来进行的是空间旅行了,看似才飞了几秒钟,其实到我们重新开启推进引擎超脱引力轨道时,三维空间的实际路程可能已经超过了几十万公里。以此技术,人类想实现快速便捷的时空旅行不是什么难事了。 空间折叠 - 新闻资讯空间折叠人们的宇宙空间是一个以真空基态为界,形成同维空间异矢量方向上的世界。它们是以巨大的速度差分隔开。即在同一空间中,两个不同的宇宙相互叠在一起,以相对极限大的速度差彼此分隔开。若飞行器可以进入异矢量方向上的世界,则从人们的世界中消失。之后的飞行器的速度相对我们而言是超极限大的。当一定时间之后,飞行器重新回到我们的世界。而这个过程,我们产生折叠飞行的错觉。实际上飞行器飞过的路程尺度没有改变,只是在同样路程的花用时间上少了。而当飞行器在负能量的世界时,飞行器的类性也成负能量体。不过,如何让飞行器跨入光速和超光速却是解决空间折叠的关键。微观上,光子的点基元组合结构或许会在某些条件下,光子的这种最散的点基元组合结构或许也还可以继续变的更散,以致令物质可以拥有超光速。然而,是否存在这样的因素呢?

在宇宙大爆炸的前后一段时间里,光子的速度远比现在的光子的速度快。其中主要原因是背景空间的能场(也可能是U惯性系能场)比现在的背景空间的能场高。反过来讲:如果我们能制造出那种高的背景空间能场,那么,我们就可以得到相对的超光速。这个超光速在该特殊背景空间场内,光子仍旧是光子。它的速度还是光速。但相对于这个特殊背景空间场外的光速是不一样的。我们现在所测量的光子的速度大约300,000KM/S。在外面测量特殊背景空间场内的光子的速度(如果能测量到的话),其光子的速度远比300,000KM/S大。在现有理论和技术下。飞船永远不可能达到光速,只能无穷接近光速。想要超过光速,只有使用空间折叠技术,通过穿越虫洞来实现。举个例子,“两点之间,线段最短”,这句话是错误的,假如我们把纸上的两个点重合,把纸折叠起来,那两个点就重合了,距离无限近,而不是线段是“最短的”。因此,如果空间没有折叠,(没有虫洞,人们的飞行器就不可能飞出银河系

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