十万个为什么黑洞地球上存在黑洞吗？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2023-10-17 12:01 标签： 地球上存在黑洞吗
5月12日，科学家公布了人类拍摄到的第二张黑洞视界外的照片，此次的黑洞照片来自银河系中心的人马座A＊，其质量高达太阳的400万倍，距离地球2万6千光年。黑洞是宇宙中最神秘的，也是最常见的天体黑洞之所以神秘是由于我们无法得知黑洞内部的任何信息。根据黑洞无毛定理，进入黑洞内的物质的信息会丢失，只会残留质量，电荷和角动量三个可探测的信息，这也叫黑洞的三毛定理。除了这三个信息，黑洞的其他信息我们全然不知，就和一毛不发的铁公鸡一样吝啬。所以黑洞的三毛定理也叫无毛定理。黑洞之所以常见，是因为理论上任何质量是三个太阳质量以上的恒星，其死亡之后的最终形态都有可能变成黑洞。之所以现在的宇宙中还存在大量的恒星，是因为宇宙的年龄只有138亿岁，还比较年轻。从宇宙大爆炸到现在，宇宙的大部分恒星还处于青壮年时期。随着时间的推移，宇宙中所有的大质量恒星都会完成轻元素到重元素的聚变。对于大质量恒星，一旦恒星内部的轻元素聚变成重元素，恒星聚变释放的能量就不足以支撑恒星的体积，恒星内的元素就会在引力的作用下向内坍塌，然后开启超新星爆发，最后变成黑洞。一般来说，对于三倍太阳质量的恒星，理论上都会变成黑洞。而在八倍太阳质量的恒星，则必然会变成黑洞。所以，目前宇宙中所有在8倍太阳质量之上的恒星，都是未来潜在的黑洞。乾隆年间，西方人就已经认识黑洞了说一个令人震惊的事实，人类最早对黑洞的认知可以追溯到乾隆48年，也就是公元1783年。那时候牛顿力学早已诞生，人们可以通过牛顿三个定律和万有引力定律推导出任何天体的逃逸速度。只要知道某一天体的质量和半径，就可以计算出逃离此天体所需的速度。1783年，有个名叫约翰米歇尔的英国牧师给物理学家卡文迪许写了一封信。信中认为：一个天体的质量越大，逃逸这个天体所需的速度就越大。如果反推一下，是否存在一种天体，其质量十分巨大，导致其逃逸速度十分大，以至于光速都无法逃离其表面。那这样的天体在外界就看不到，就是黑色的，这就是黑洞的最初设想。这种“逃逸速度”仅取决于恒星的大小和质量。如果一颗恒星的引力如此之大，以至于它的逃逸速度超过了光速，会发生什么？米歇尔意识到光线必须回到地面。他知道大概的光速， 奥勒·罗默 上个世纪就发现了。因此，假设平均密度相同，米歇尔很容易计算出逃逸速度将超过太阳大小 500 倍以上的恒星的光速。光无法从这样的物体中逸出，因此对于外部世界来说是不可见的。今天我们称它为黑洞。但是那时候的人们并不知道光速是不变的，也不知道光速具体是多少。所以对黑洞的认知仅仅停留在光线都无法逃离的程度上。事实上，人类对黑洞的系统认知也仅有100多年在相对论诞生之前，虽然我们可以用牛顿力学推导出黑洞的史瓦西半径，但是人类不知道原子以内的任何知识，更不懂得核聚变和核裂变，他们是无法明白黑洞的本质是恒星核聚变之后的产物。直到1915年，爱因斯坦提出广义相对论。科学家才首次将黑洞用数学量化表达出来。1916年，卡尔史瓦西开始求解爱因斯坦的引力场方程，首次精确计算出天体变成黑洞的临界半径，也就是史瓦西半径。但是那时候，很多科学家都不太相信黑洞的存在，认为黑洞可能只是广义相对论的一个数学解。直到上个世纪60年代末期，人类首次发现了中子星，才开始相信黑洞的存在。因为一颗恒星死亡之后的形态从中子星到黑洞只是质量上的差别。但是在上个世纪，人类是没有办法探测到黑洞存在的直接证据的。随着红外探测技术的迭代，科学家终于开始尝试直接探测黑洞。最早一次直接探测到的黑洞就是在2016年2月11日，LIGO和Virgo合作的探测引力波的项目，并且直接探测到双黑洞扰动产生的引力波。之后人类开始尝试拍摄黑洞的照片。2019年，黑洞首张照片出炉，这是来自M87星系的一颗超大质量黑洞。2022年5月12日，银河系中心的超大质量黑洞照片被公布。事实上，人类对银河系中心的黑洞认知越来越全面。10年前，科学家估计银河系内大概只有10万颗黑洞，其中大部分黑洞聚集在银河系中心。而到了2022年，科学家估计银河系中可能包含1亿个黑洞。事实上，基本上所有星系的中心都包含着大量的黑洞。因为星系中心是星系最古老的部分，宇宙内的星系平均年龄是130亿年。而一颗恒星从诞生到变成黑洞，大概需要5000万年到十几亿年。所以星系中心必然包含大量的黑洞。宇宙中到底有多少颗黑洞？2016年，来自国际天文组织的最新估算，可观测的宇宙中至少存在2万亿个星系。我们将这2万亿颗星系的平均大小按银河系来计算。银河系可能存在一亿颗黑洞。那么宇宙中可能至少存在2万亿亿颗黑洞。

选择擅长的领域继续答题？
{@each tagList as item}
${item.tagName}
{@/each}
手机回答更方便，互动更有趣，下载APP
提交成功是否继续回答问题？
手机回答更方便，互动更有趣，下载APP
黑洞肯定是真实存在的，并且天文学家在2017年的4月份宣布拍摄黑洞的真实照片。 黑洞是由超大质量的恒星死亡后形成的，当恒星死亡时引力塌缩变成黑洞，任何物质都逃不出黑洞的强大引力，就算是宇宙中速度最快的光也无法逃脱。黑洞是真实存在的，它是由一个体积无穷小质量无穷大的星体萎缩而成，由于无穷大的质量可以吸引任何的物质，包括光。它是宇宙中真实存在的物质
2019-04-12 07:54
来源:
灵遁者文化
导读：爱因斯坦是如何预测到黑洞的存在的？看看大家怎么说。
1、科学闰土的回答：黑洞是爱因斯坦广义相对论预言的一种现象，爱因斯坦用广义相对论为黑洞进入科学领域铺平了道路，而这并不是他真正的意图
1915年，爱因斯坦发表了一系列广义相对论的演讲，声称空间和时间是一个连续体，可被任何有质量的东西扭曲，扭曲的结果就是引力，即引力是空间和时间扭曲的结果，并迫使一切物体，从光到行星，甚至从树上掉下来的苹果，沿着弯曲的路径穿过空间。
当爱因斯坦发展广义相对论的时候，花了大约十年的时间用一种叫张量微积分的数学形式近似地解出自己方程的解，即使是最优秀的科学头脑，也会对数学感到困惑。然而，这一挑战并没有阻止爱因斯坦同时代的一位天文学家——一位名叫卡尔·史瓦西的理论物理学家，史瓦西本质上是一个现实主义者，但他非常擅长处理理论概念，当爱因斯坦1915年发表关于广义相对论的文章时，史瓦西是第一个认识到它们重要性的人之一。
史瓦西是一位德国爱国者，所以当第一次世界大战爆发时，他把手上的天文学研究放在了一边，而选择了参军。当他读到爱因斯坦的论文时正在比利时、法国和俄罗斯前线参加战斗。尽管如此，史瓦西还是被广义相对论的本质所吸引，开始为它的方程寻找精确答案。在患了重病被送回家休养两个月后，史瓦西终于能够集中精力完成他的计算，在1916年去世前不久，史瓦西完成了他的工作，同年晚些时候出版了：《论爱因斯坦理论中的点质量引力场》成为现代相对论研究的支柱之一，史瓦西在其中提出了他对爱因斯坦未解方程的解。
当爱因斯坦写下他的广义相对论时发现了描述引力的新方法，即引力是空间和时间扭曲的结果，物质和能量存在于时空背景中，有三个空间维度和一个时间维度，物体的质量会扭曲时空结构——质量越大的物体对时空影响越大。就像放在蹦床上的保龄球会拉伸织物，使其产生凹陷，行星和恒星也会扭曲时空——这种现象被称为“短程线效应”。因此，围绕太阳运行的行星不会受到太阳的引力；只是沿着太阳质量引起的弯曲时空变形运转。行星从未落入太阳的原因是由于行星的运行速度，简洁地说就是“物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何移动。”
史瓦西意识到物体表面的逃逸速度取决于它的质量和半径。例如，地球的逃逸速度约为每秒11.2公里——这是火箭在离开地球之前必须达到的速度。但是，如果能使给定质量的半径足够小，逃逸速度就会增加，直到达到光速，即每秒30万公里，在那时，物质和辐射都无法从物体表面逃逸。此外，原子力或亚原子力无法使物体承受自身的重量。因此，物体坍缩成一个无限小的点——原来的物体从视野中消失，只留下它的重力来标记它的存在。结果，会在时空结构中创造了一个无底洞，称为奇点。史瓦西还解释说，一个奇点被一个球形引力边界所包围，这个边界会永远困住任何进去的东西，这个边界叫做视界（ event horizon）。史瓦西还提出了一个公式，可以计算出视界的大小，这就是史瓦西半径，是时空无底洞的边缘，太阳的史瓦西半径为3公里，即它的视界就在离它表面三公里的地方，地球的史瓦西半径是9毫米。
史瓦西的论文中包含了激进的预测，时空无底洞的想法困扰了许多科学家包括爱因斯坦，爱因斯坦本人并不相信黑洞的存在，尽管他自己的理论预言了黑洞的存在，但他强烈反对这一观点。1939年，爱因斯坦在《数学年鉴》上发表了一篇文章，试图证明这样的时空无底洞是不可能存在的。因为它公然违背了人类经验——世界是有限的，一切都可以称重和测量。
1967年美国物理学家约翰·惠勒将史瓦西提出的”引力完全坍缩的物体“的原始说法进行改进，将之命名为黑洞。科学家们大约五十年来都没有意识到它在恒星演化中的重要性，直到最近才意识到它对宇宙发展的巨大影响。现代的科学共识是——黑洞确实存在，而且是宇宙最重要的特征之一，天文学家已经能够以不同方式间接地探测到它们，因此黑洞的存在是毫无疑问的。
2、
黑洞并不是爱因斯坦预言的，只不过爱因斯坦的方程中有黑洞的位置，德国科学家史瓦西利用爱因斯坦的方程计算时得出了一个解，如果大量物质聚集在空间一个点，那么就会形成强大的引力，其逃逸速度将超过光速，这就是黑洞。
这就是所谓的连光都无法逃脱黑洞控制说法由来，爱因斯坦也对黑洞这玩意的存在很苦恼。黑洞与引力波不同，后者爱因斯坦做了预言，毕竟爱因斯坦的方程是侧重对时空的解读，但黑洞则不是。
黑洞是爱因斯坦方程中的一个特殊的存在，由于连光都无法逃脱，那么美国科学家惠勒将其称为黑洞。
/3、爱因斯坦是一个物理科学家，但他的科学成就远远不局限物理学研究，他的成果已经上升到自然科学，他创建的广义相对论就是自然科学的最高成果，他所发现黑洞的存在不仅是广义相对论的成果，也是自然科学的最高成果。
其实宇宙本身就是一个黑洞，黑洞也是一种引力，引力能把一切有形物质固定在一定位置，而在黑洞中也有一个奇点，这个奇点就是太阳，太阳是:黑洞中另一种能量，(热能量)这种能量不仅能发光而且而有一种强大的冲击力，或称推动力。这种冲击力虽然很强大但在浩瀚的黑洞中很微小，而这种推力和引力相互拼撞或相互制约产生质变形成银河系。银河系主要由太阳和地球，月球构成，并以地球为中心各自形成半径，并在推力和引力的相互作用下地球形成自转和万物生机。从这个意义上讲地球不仅是银河系中心也是宇宙的中心宙，当地球自转面向太阳时才会享受阳光，而背向时就是黑洞，至于地球为什么能独特享受太阳光线和不同温度，主要银河系是一个由冷热能量相互制约的螺旋形运行:体系，这就是爱因斯坦的广义相对论的科学所在，所以也是至今为止圆周率无法算尽的一个根本原因吧……
4、
第三十六章：黑洞不是毁灭者
本篇引用尼采的一句话作为开头：“那些听不见音乐的人以为那些跳舞的人是疯子。” 黑洞对我们而言，就是听不见的东西，所以不要以为谈论黑洞的人是疯子。
什么是黑洞？黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种密度极大，体积极小的天体。
黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽死亡后，发生引力坍缩产生的。黑洞的引力很大，连光都无法逃脱。
其实黑洞并不“黑”，只是无法直接观测，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。
关于黑洞要提到一个重要的人物是霍金。众所周知他是一位身残志坚的理论物理学家。他的贡献主要就算黑洞理论，其中最重要的就是奇点定理和霍金辐射。
而且我们普通人众多周知的大爆炸理论，就和他的贡献有关。大爆炸理论认为宇宙是有起点的，是有一个开始的，目前科学家公布的数值是138.2亿年前。
关于黑洞的种种也是众说纷纭，大多都是建立在想象和数学之上的认识。
甚至对于黑洞是否存在都存有争议。比如众多知名网站曾报道出的新闻：“美国北卡罗来纳大学理论物理学教授梅尔西尼—霍顿通过数学计算描述了一种全新的方案。她和霍金都同意，当恒星因自身的引力发生坍塌时会产生霍金辐射。但梅尔西尼—霍顿认为，发出这种辐射后，恒星的质量也会不断地发生损失。正因为如此，当这些恒星坍缩时就不可能达到形成黑洞所必须的质量密度。她认为，垂死的恒星在发生最后一次膨胀后，就会爆炸，然后消亡，奇点永远不会形成，黑洞视界也不会出现。根本就不会存在像黑洞这样的东西。”
其实霍金本人在一篇论文中，推翻了自己的黑洞理论，承认“宇宙中没有黑洞”，存在“灰洞”。这个理论震惊了物理学界，乃至整个世界。【这个新闻大家可以搜到，很多的。】
其实大家不要误解，也不是说霍金彻底否定了黑洞，只是霍金认为自己的事件视界理论存在缺陷，由此推出“灰洞”理论。可以说“灰洞”是“黑洞”的升级版。
但大家更多看到的新闻是某科学团队发现黑洞！各种各样的，所以你可能有迷惑，到底怎么回事！
而且引力波的探测就是两个黑洞合并所引发的时空振动，这是我们去年看到的海量新闻报道。
读过我《变化》书籍的朋友知道，我一直反对大爆炸理论。上一篇文章《时间的本质说明》中我也说了，宇宙是没有起点的，也将没有终点，是无始无终的。
所以宇宙起源于奇点，起源于黑洞，最后又会被黑洞吞噬的理论，我是不赞成的。而且我认为黑洞对于宇宙来说不是毁灭者！
宇宙中存在各式各样的天体，所以一个体积不大，质量超级大的天体的存在，我是赞同的。也就是黑洞是存在的，但就像霍金修改自己的理论一样，黑洞的性质，黑洞的结构，我们其实是知之甚少。
首先来说说黑洞为什么不是毁灭者？由于黑洞的引力巨大，所以它吞噬周围的物质。但大家不要忘记，黑洞也辐射能量，热量。所以这是一个“活”的天体。并不像大家想象的，黑洞就像个貔貅，只吃不吐！ 它是一边吃，一边吐。吃的多，吐的少而已。而且总会有吃爆的那一天。所以这个形象举例，大家应该好理解。
我们为什么能够探测到引力波，是因为两个黑洞在合并碰撞过程中，损失大量的质量，质量去哪了？质量以能量的形式释放到时空中，就是以引力波的形式传播出去，才被我们探测到。所以黑洞不是宇宙的吞噬者。
如果大家还不能理解，再来看这个例子。大海的中的一个漩涡，可以吞噬大海吗？ 可以吞噬地球吗？ 地球存在多少亿年了，每天海洋中都有大大小小的漩涡，是不可能吞噬海洋和地球的。
其中的原因，就是我前面说明物体为什么不能达到光速一样。物体近光速运动，质量无限趋大，也就类似一个黑洞了。所以我说光速是一种束缚态。
物体运动的速度不能达到光速的原因就是因为它无法克服这种束缚态。因为它对抗的是整个时空！ 所以是不可能的。
黑洞不能吞噬宇宙的原因，也是基于此。 这也是我反对大爆炸理论的一个原因。
相反我认为黑洞是宇宙中最有活力的创造者。他吞噬质量，抹去原来的构造信息，以其他形式释放质量。它是一个不断“重构洗牌”的角色。
时间在黑洞里，在黑洞附近也不是不存在的，是存在的，而且是有意义。我在上一章《时间的本源说明》里写的：”时间停止，不意味着时间不存在！”
所以对于黑洞的研究，我们还需要加深认知。让子弹多飞一会吧！
最后还是以尼采的另一句名言作为结尾：“一个人如果知道自己为什么而活，就可以忍受任何一种生活！”
摘自独立学者，科普作家，国学起名师灵遁者物理宇宙科普书籍《变化》第三十五章。
部分内容摘录自网络。返回搜狐，查看更多
责任编辑：

我要回帖

更多关于 地球上存在黑洞吗 的文章

 

随机推荐