1、足够巨大而致密的星体具有如此之强的引力场,以致光都被拉了进来而无法逸出,这种星体称为黑洞。
2、如何才能形成黑洞?
恒星是在大量气体,主要是氢,在自身吸引力下开始向其内部收缩时形成的,当它收缩时,气体原子越来越高的速度碰撞,气体炽热起来,最终气体变得如此之热,以致当氢原子碰撞时,它们不再相互反弹,而是相互融合成氦原子,增加的热量提高了气体压力,它可和引力平衡,于是气体停止收缩。恒星将最终耗尽氢和其他核燃料。(钱德拉塞卡极限:质量大于太阳约1.5倍的恒星可能无法抵抗他自己的引力以维持自身的平衡,这个质量称为钱德拉塞卡极限)如果恒星质量小于极限,他可能变成半径为几千英里,密度为每立方英寸几百吨重的白矮星。白矮星是靠其物质呈电子之间的不相容原理排斥力支撑的。
对于极限质量大约为太阳的1~2倍的恒星,还有一种最终状态,他们是靠中子和质子之间的不相容原理排斥力支撑的,他们被称为中子星,它们的半径只有十英里左右,而密度为每立方英寸几亿吨。
随着恒星收缩,其表面引力场越来越弱,最终一个时空区域,要从那里逃脱是不可能的,这个区域即为黑洞。
3、时空
根据广义相对论,黑洞内必有一密度无穷大的奇点,它是时间终点,无论是光还是其他信号都无法从该奇点到达别的地方。如果有宇航员进去的话,他可能看到裸露的奇点,他可能避开奇点坠入一个“蚯蚓洞”,并通过它在宇宙另一个区域出现,这位时空旅行提供了可能。
第四讲黑洞不太黑
热力学第二定律
鼓励的\'系统熵永远不会随着时间的增加而减少,当两个系统合并时,合并的系统上大于单个的系统熵之和。
广义相对论和量子力学
如果一名宇航员掉进了黑洞,黑洞的质量将增加,最终,这部分增加的热量等价的能量将以辐射的形式返回宇宙。因此从某种意义上来讲,这名宇航员得到了再生。但,这种形式上的不灭是没有意义的,因其在黑洞内丧生时,他个人的时间概念肯定已经终结,即使是最终从黑洞发射出的粒子种类多半也会与构成这名宇航员的粒子不同,他唯一能够幸存的特征就是他的质量或能量。
宇宙如何开端?生命的起源是什么?源于人类内心最根本的求知欲,推动着我们不断地探索前行。霍金在《时间简史》的第一章,概括描述了人们从古至今对宇宙认知的发展,提出了在这个探索时间轴上的重要科学家及其贡献。为了更简洁的说明这一章的内容,我们先来建立一个时间轴简图,如图。
人类关于宇宙探索的时间轴
当今宇宙研究理论的基础,是艾萨克。牛顿爵士写的那本《数学的自然哲学原理》(历史上最伟大的科学著作,没有之一)。这位传说被一颗苹果砸开窍的伟大科学家,“站在巨人们的肩上”,为现代物理大厦奠定了坚实的数学基础(ps:关于牛顿的生平品格以及他奉献余生的炼金事业,请大家到网上查查,蛮有意思)。牛顿的万有引力定律,在太阳系的天体运动解释中十分成功。直到这个时候,人们还主要是从空间上认识宇宙,认为宇宙是绝对静止的空间。对于宇宙时间上的开端,在静止的假设前提下,变成了一个形而上学的问题。要想探索宇宙在时间上的开端,必须跳出经典物理的限制。当今描述宇宙的两大理论:爱因斯坦的广义相对论和量子力学,分别从近乎无限大的`尺度和近乎无限小(普朗克常数)的尺度研究了宇宙的结构及各种现象(光看数字的话0多的真是超乎想象,无论在小数点之前还是之后,绝对数的你头晕脑胀)。任何理论都需要事实去证实,否则只能是假想。提到这一点,埃德温哈勃是一位里程碑式的人物。他通过天文观测,不仅提出大尺度宇宙概念,还在1929年观测到星系正远离我们而去,证实了宇宙正在膨胀。这个发现暗示存在一个叫做大爆炸的时刻,当时宇宙的尺度无穷小,而且无限紧密。哈勃的研究,为当今最被广泛接受的宇宙大爆炸理论提供了有力的证据。
《时间简史》的第一章让我们大概了解了人类探究宇宙的历史,接下来的章节中会更详细的阐述现代宇宙理论和发现。图1中的时间轴也会不断地丰富起来。
© 2022 xuexicn.net,All Rights Reserved.