什么是黑洞:数学黑洞、物理黑洞和天文黑洞
|
爱因斯坦在1905年提出了狭义相对论,把牛顿力学和麦克斯韦电磁学统一起来,给出了一个描述惯性系中物质和光线运动的新理论。但是狭义相对论有一个局限性,就是它不能处理加速系或者引力场中的情况。为了克服这个局限性,爱因斯坦又花了十年的时间,终于在1915年提出了广义相对论,把引力也纳入了相对论的框架,给出了一个描述时空和物质相互作用的新理论。 爱因斯坦提出了广义相对论之后,很快就有人开始尝试寻找他的方程的解。其中最早的一个解是1916年由德国物理学家卡尔·史瓦西发现的,这个解后来被称为史瓦西解。这个解也有一些奇怪的地方,你可以看到,在中心和某个半径处,方程就会出现奇点。中心出现奇点并不出乎意料,因为也可以用牛顿引力理论去理解。但被称为史瓦西半径的后者,就很难理解了。后来,史瓦西半径处的奇点被证明是坐标系选择不当造成的,并非其内禀性质。 但是,这个以史瓦西半径组成的球面并不只是数学的游戏,它还是一个称为事件视界的边界。在视界处,任何物质都无法逃离,甚至连光也一样。在这个视界内,时空的性质发生了根本的改变,时间和空间的角色互换了。物体处于其中,只能向中心下落,就像时间只能往前流逝一样。这就是一个数学黑洞的概念,或者更具体地说,是一个施瓦西黑洞。
数学上定义了什么是黑洞之后,我们要问一个更实际的问题:物理上真的存在黑洞吗?当时的人们并不清楚,甚至爱因斯坦自己也不相信这个黑洞是真实的。要回答这个问题,我们要借助于核物理学的知识。 我们知道,在宇宙中有很多恒星。恒星就是由氢等轻元素组成的巨大球体,在恒星内部发生核聚变反应,释放出巨大的能量,这些能量就是我们看到的恒星的光和热。但是核聚变反应并不是无限进行的,当恒星内部的燃料用完了,核聚变反应就会停止,恒星就会失去平衡,开始坍缩。这时候,恒星的命运就取决于它的质量了。
如果恒星的质量不是很大,比如跟太阳差不多或者稍微大一点,那么它在坍缩的过程中,会遇到一种叫作电子简并压力的阻力。这种阻力是由于电子之间不能占据同一个状态而产生的,它可以阻止恒星进一步坍缩,使得恒星变成一个叫做白矮星的天体。 |
相关文章
热销商品
天玫台胖大海罗汉果雪梨茶官方旗舰店正品臻选优质原料泡水茶3bc
玫台胖大海罗汉果雪梨茶官方旗舰店正品臻选优质原料泡水茶3bc
¥13.5 领券购买
天胖大海罗汉果枇杷叶雪梨茶止清润喉养肺痰咽官方正品旗舰店化炎咳
胖大海罗汉果枇杷叶雪梨茶止清润喉养肺痰咽官方正品旗舰店化炎咳
¥32.21 领券购买
天沁漓罗汉果桂花茶60g礼盒广西桂林特产干果仁罗汉果茶果芯小包装
沁漓罗汉果桂花茶60g礼盒广西桂林特产干果仁罗汉果茶果芯小包装
¥37.05 领券购买
天老北京布鞋女单鞋软底透气套脚工作鞋女黑色职业舒适上班鞋不累脚
老北京布鞋女单鞋软底透气套脚工作鞋女黑色职业舒适上班鞋不累脚
¥25 领券购买
淘3CE好气色润唇膏腮红口红礼盒彩妆套装化妆品生日礼物送女友正品
3CE好气色润唇膏腮红口红礼盒彩妆套装化妆品生日礼物送女友正品
¥123.9 领券购买
天秋季新款大码肌理感绗缝阔腿裤胖mm松紧腰遮肉显瘦工装女拖地长裤
秋季新款大码肌理感绗缝阔腿裤胖mm松紧腰遮肉显瘦工装女拖地长裤
¥118 领券购买
天抱枕被子两用毯子二合一加厚办公室折叠午睡枕头沙发汽车靠枕车载
抱枕被子两用毯子二合一加厚办公室折叠午睡枕头沙发汽车靠枕车载
¥39 领券购买
天梦特娇中老年男士加厚防寒马甲外套爸爸装秋冬季宽松坎肩马夹背心
梦特娇中老年男士加厚防寒马甲外套爸爸装秋冬季宽松坎肩马夹背心
¥129 领券购买
天【100%棉】Desigual26秋冬新品复古灰色口袋印花直筒女式牛仔裤
【100%棉】Desigual26秋冬新品复古灰色口袋印花直筒女式牛仔裤
¥360.87 领券购买
天韩派鸳鸯三格电压力锅家用小型多功能智能双胆一锅三用高压锅饭煲
韩派鸳鸯三格电压力锅家用小型多功能智能双胆一锅三用高压锅饭煲
¥399 领券购买
淘不锈钢厨房浴室置物架免打孔吸盘壁挂双层收纳架卫生间整理架亮面
不锈钢厨房浴室置物架免打孔吸盘壁挂双层收纳架卫生间整理架亮面
¥19.36 领券购买
淘大容量刺绣腊肠狗帆布包女2026新款休闲托特包学生上课通勤单肩包
大容量刺绣腊肠狗帆布包女2026新款休闲托特包学生上课通勤单肩包
¥31.3 领券购买
天日常通勤实用多口袋托特包休闲斜挎单肩手提包男女adidas阿迪达斯
日常通勤实用多口袋托特包休闲斜挎单肩手提包男女adidas阿迪达斯
¥294 领券购买
淘休闲大容量托特包女2026新款时尚小熊帆布包通勤单肩手提袋旅行包
休闲大容量托特包女2026新款时尚小熊帆布包通勤单肩手提袋旅行包
¥36.4 领券购买
淘条纹编织包女夏2026新款休闲大容量通勤单肩托特包海边度假沙滩包
条纹编织包女夏2026新款休闲大容量通勤单肩托特包海边度假沙滩包
¥54.4 领券购买
淘阿馨yolo 牛皮高品质”白色双肩包高级感出游书包手提白色单肩包
阿馨yolo 牛皮高品质”白色双肩包高级感出游书包手提白色单肩包
¥67.21 领券购买

