@ 2017.04.07 , 10:00
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关于黑洞的十大诡异知识

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黑洞是宇宙中最神秘、最诡异的东西之一。科学研究为我们逐渐揭开其面纱,以下是有关黑洞的十大知识。

黑洞质量差异极大

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根据质量,黑洞可被分为三类:

恒星级黑洞:燃料耗尽时,恒星可能会坍缩成黑洞。所有黑洞刚开始都很小,然后随着吞噬周围物质而不断增大。

超大质量黑洞:质量为太阳的几十万至几十亿倍。

中介质量黑洞:质量超过恒星级黑洞,但小于超大质量黑洞,首次发现于2014年。质量是太阳的几百倍至几十万倍。

*原生黑洞:这是一种假说中的黑洞,形成于宇宙大爆炸时。

理论上,最小的黑洞可能仅为普朗克长度——1.6×10^-35米,物理学的最小距离单位。但若要证明这点,我们得先证明引力量子论的存在。

黑洞几乎隐形

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没有东西能够逃脱黑洞的引力,光也不例外,“黑洞”名副其实。但这并不代表我们无法探测黑洞。举例而言,天体物理学家能够通过周围被撕裂的恒星物质及能量流探测到黑洞。气体微粒在黑洞周围形成漩涡,并喷射出强大的X光。此外,科学家还可以观察附近的恒星运动,对黑洞进行探测。

黑洞绝不“空”

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别被名字骗了。所谓黑洞,是极小体积内集中了极大质量。因此,黑洞的引力场非常强大,以至于没有东西能够逃离。

银河系中心有一个超大质量黑洞,质量是太阳的四百万倍

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几乎每个星系中心都有一个超大质量黑洞,质量通常是太阳的几百万倍。银河系的超大质量黑洞位于人马座A*,距离太阳系2.6万光年,质量是太阳的四百万倍。

黑洞概念早已存在

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1967年,普林斯顿物理学家约翰·惠勒发明了“黑洞”这个术语。但早在此之前,就已有科学家描述过大质量物体压缩在小体积内的现象,并对此进行了推论。

1915年,爱因斯坦发表了广义相对论,而卡尔·史瓦西则用这些方程式证明了黑洞的存在。之后,他又推算出了施瓦茨席尔德半径,即物体坍缩成黑洞的阈限值。理论上,只要条件符合,任何物体都可以变成黑洞。地球若想成为黑洞,需压缩为半径8.9毫米的球体;而太阳的施瓦茨席尔德半径为3千米。

记住,迄今为止,我们没有“发现”过任何黑洞。严格说来,在科学领域中,我们只有“观察”到某物,才能说“发现”了它。不过,关于黑洞的间接证据太多了,很少有天体物理学家能够否认它的存在。

此外,早在约1790年代,英国的约翰·米歇尔和法国的皮埃尔-西蒙·拉普拉斯就各自提出了“暗星”的存在。他们计算了逃逸速度超过光速所需的质量和体积。但由于他们采用的是牛顿定律,因此计算结果并不对。

物体落入黑洞时,会在消失之前变成条状

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黑洞中心是引力奇点,这是一个一维的点,巨大质量被压缩在无限小的空间里。密度和引力变得无穷大,时空也变得无限弯曲。在这里,物理学定律不再适用。接近奇点时,物体会变成条状伸展开来。如果你落入黑洞,那么由于光线弯曲,你将看到扭曲的画面。最终,物体将完全失去维度,消失在奇点。

黑洞并不会吸东西

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人们通常有一个误解,认为黑洞像一个巨大的真空吸尘器。确实,黑洞能够以极快的速率拉扯物体,但这完全是由于引力的作用。理论上,如果你将太阳替换成一个同等质量的黑洞,那么太阳系内的所有东西都将照常运行。

黑洞能够停止时间

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假设你能够安然无恙地身处黑洞并观察周围物体,那么你将发现物体在通过事件视界时会减缓速度、凝固在时间里,仿佛它们从未通过事件视界。这是由于时空扭曲,光到达你眼睛所需的时间变得无限长。随着时间的推移,光波变得越来越长,光变得越来越暗淡,最终变成红外辐射、无线电波,消失在视野里。

黑洞可能是虫洞

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理论上,虫洞是连接不同时空的隧道。有些物理学家认为,黑洞和虫洞拥有不少共性。也许,黑洞就是虫洞,虫洞就是黑洞。

真是越来越诡异了。

黑洞可能会孵化出新宇宙

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我们的宇宙或许诞生自一个黑洞,而宇宙中数以亿计的黑洞或许又能够各自孵化出它们的宇宙。上文曾提及,物理定律会在奇点失效。但有些物理学家推测,物理定律或许得以在新宇宙中“重生”。

本文译自 zmescience,由译者 蛋花 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 26+1

  1. 九尾老鼠34
    @10 months ago
    3418311

    还以为要说黑洞怎么交配了

  2. 3418314

    噢噢噢噢噢噢噢噢

  3. 白帝圣剑
    @10 months ago
    3418317

    过几年这些要被推翻一大半吧

  4. 没了蛋蛋
    @10 months ago
    3418321

    空间太强了,无法撕开,大爆炸都炸不开空间,也许之前的智彗生物搞的宇宙大爆炸,不可能的,这样先祖就寂灭了,空间炸不开,自已己寂灭了,这个结局太悲伤了,这脑洞开的舒服

  5. 没了蛋蛋
    @10 months ago
    3418322

    空间太强了,无法撕开,大爆炸都炸不开空间,也许之前的智,彗生物搞的宇宙大爆炸,不可能的,这样先。祖就寂灭了,空间炸不开,自已己寂灭了,这个结局太悲伤了,这脑洞开的舒服

  6. 3418327

    感觉黑洞就跟暗物质一样,全靠各派系科学家瞎猜加撕逼,然后谁活得久谁有理。连霍金大神都因为黑洞理论跟人撕逼了几十年,至今没分出胜负。

  7. 3418329

    第6和第8放在一起细思恐极

  8. 3418337

    宇宙是什么

  9. 3418347

    引力是长程力,无论你有多远,都会受到它的引力作用,无非是大与小罢了,仅此一点,就决定了宇宙最终只会在引力作用下所有物质不断被黑洞吞噬,然后黑洞再彼此蚕食,到最后全都质量和能量都归于几个或者几十个临界黑洞,临界黑洞是几乎无限大质量的黑洞,质量大到了足以引发另一种未知临界反应,比如重新大爆炸之类的。宇宙中莫不如此,凡事累积到了一定的临界点都会引发某种已知或未知的反应。

  10. hhhhhhha
    @10 months ago
    3418349

    @dxd20: 黑洞是一种理论上存在但是不知道实际上是不是存在或者实际上是不是和推论完全一样的东西,暗物质是一种实际上存在但是不知道是理论中的什么东西的东西

  11. 3418360

    这篇文章很多东西解释的不透彻,不明了,估计作者也是在半路上,没有一个全局的观念。比如所谓的“黑洞能够停止时间”,典型的错误理解。黑洞对时空特性有影响,是基于几个基本特性,简单的解释就是,视界之内,由于引力大到连宇宙最快的光都无法逃脱,因此在空间上,物质只能更靠近核心,而无法远离,因此空间上具有了时间的单向特性,也就是所谓的“空间具有了时间的特性”。而物质在向着黑洞核心进发的过程中,由于黑洞是个“奇点”,所谓的奇点,就是分母为0曲率无限大,也就是说,你可以无限靠近中心距离无限接近但是你永远到不了,所需的时间是无限长,时间无限长意味着时间像空间一样具有了各向同性,前进一秒和之前一秒没有任何区别。也就是所谓的“时间具有了空间的特性”。这两点结合在一起,就变成了很多科盲嘴里的“黑洞能使时空逆转”、“黑洞能使时间停止”。黑洞停止了它的时间和你有毛关系啊,你照样生老病死,黑洞打个盹银河系就已经灭亡了一百万次,他停止的时间和正常时空没有任何关系,就如同隔壁老王家财万贯,却和你屁事不相干一样的道理

  12. 害虫呵
    @10 months ago
    3418378

    最后一张图有些意思

  13. 熬夜思考宇宙
    @10 months ago
    3418387

    @dxd20: 没错,人类的知识和眼界是有限的,那些所谓量子或者弦物理近乎于玄学和神学

  14. 熬夜思考宇宙
    @10 months ago
    3418388

    @dxd20: 充满臆断和猜想

  15. 3418400

    @帮主 “假设你能够安然无恙地身处黑洞并观察周围物体”已经定好参照系了,跟你说的相对时间停止是一个意思,逻辑没问题的。用文字来阐述物理理论那必然是有损压缩,只有数学可以精确描述,对科普文吹毛求疵没必要的。

  16. sarcophile
    @10 months ago
    3418401

    @帮主: 建议百度一下三体。仅考虑引力,三个物体的运动已经是真正的不可描述,并非整个宇宙被几大寡头吞噬。
    即使两个物体,也不是一个必然坠落到另一个上面

  17. 3418416

    @NASA: 你确定数学可以精确描述?都只是用数学公式进行的推演,没有经过任何观测证实。

  18. 3418435

    绝对0度能凝固空间与时间,包括思维

  19. 3418529

    @sarcophile: 百度三体?呵呵,我高中就在自学量子力学了,还百度三体?三体不过说的是一个N体问题的微分方程无特定解的问题罢了,无初始化状态当然无特定解,可是任意一个时刻都可以视作初始化,初始化的运动矢量可以直接通过宏观观测得到初始值,因此可以得到近似解。另外,奇点这种数学上不存在的东西在现实中都存在了,难道你认为数学上无解的现实中一定无解吗,不知道你看不看得懂。数学仅仅是个人类发明的简陋工具而已。
    你说的,即使两个物体,也不是必然坠落到另一个上面,这句大错特错的话就不分析为什么错了,你也不耐烦看我也不耐烦写,你认为对就对吧。

  20. 玄武岩脑袋
    @10 months ago
    3418575

    波尔的小说里就描写了最后那张图的情景。因为近光速时间变慢,飞船乘员可以观察到全宇宙的星系衰老后慢慢聚合,最后合体为巨大黑洞,然后新的大爆炸产生宇宙

  21. 3418604

    完全理解不了什么意思

  22. 没有人
    @10 months ago
    3418643

    宇宙外面是什么,原理和规则是谁制定的?是怎么形成的?这才是细思极恐的问题

  23. 3418849

    @帮主: 首先三体问题有不一定收敛的级数解,其次三体系统是个混沌系统,数值解不可预测。顺带我对为什么双星系统不稳定表示好奇

  24. dogisacat
    @10 months ago
    3418996

    @没有人: 这个问题就像在问大爆炸前世界是什么样子的。如果用神和外星人来解释,那神和外星人又是如何被创造出来的。世界的开始和尽头到底是什么来的?

  25. Sigerson
    @10 months ago
    3419046

    吸入淋β

  26. 三面熟煎蛋
    @10 months ago
    3419692

    作为非相关专业硕士毕业生,我只相信本科及以上相关专业受过科学系统训练的知识分子的话,高中的,民科,臆想及开喷的请退散

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