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关于黑洞有哪些令人毛骨悚然的冷知识?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-06-15 10:08:06

黑洞——天体物理学家的盲目热爱。

有许多有趣的事实,许多是观察到的现象,还有许多是纯理论的,因为我们不能在黑洞附近进行实验。

1. 没有什么能逃脱

每个人都知道的关于黑洞最著名的事情是,没有什么能逃脱黑洞的引力,甚至光也不能。虽然光子是无质量的,但它是由黑洞引起的时空弯曲(广义相对论),迫使光穿过黑洞内弯曲的空间。

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2. 奇点

奇点是一个不包含任何空间维度的点,意思是这个点不包含任何高度、长度或宽度。它只是一个奇异点,没有形状和大小,密度是无限的。奇点也是大爆炸的起点。

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3.视界之外的神秘

视界是黑洞的边界线。任何越过视界的东西都不能返回,因此它也被称为不返回点。它之所以被称为事件视界,是因为无论什么事件在边界之外发生,它都不能影响外部的观察者。旋转黑洞的视界可能是扭曲的和非球形的。

4. 黑洞真的是黑的吗?霍金辐射。

黑洞吸收一切,甚至光,那么它怎么能发射出任何东西呢?感谢霍金爵士找到了这个谜题的答案。

由于量子涨落,虚拟粒子在空间中出现,然后几乎立即消失。

什么是霍金辐射?

想象一对虚拟粒子,假设a和B在事件视界产生,在它们消失之前,粒子a进入事件视界而粒子B以相反的方向离开。霍金考虑了黑洞视界上的量子涨落和量子修正,发现黑洞会释放出这些不可抵消的粒子(比如粒子B),被称为霍金辐射。

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5. 没有什么是永恒的,即使是黑洞。

谁能摧毁宇宙中质量最大、威力最大的物体?黑洞会随着时间蒸发,因此有一天黑洞会完全消失。我们知道黑洞会发出霍金辐射,而霍金辐射会带走一些质量和能量。因此,随着时间的推移,黑洞会以霍金辐射的形式慢慢蒸发。

6. 大质量恒星的死亡——黑洞的诞生。

黑洞是宇宙中最剧烈的事件——超新星——的结果。当恒星的燃料耗尽时,恒星就会尝试融合核中较重的原子。根据恒星的大小和质量,要么它会慢慢死亡成为中子星,要么恒星会发生大爆炸,称为超新星。一旦这颗恒星爆炸成为超新星,它就会留下一个黑洞,这个黑洞的质量如此之大,以至于它自身会弯曲时空。

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7. 白洞——与黑洞相对。

据说在黑洞的核心存在着奇点。最近的研究表明,黑洞可能会把它另一端的所有物质和能量都吐出来,从而形成白洞。黑洞扭曲了时空,因此向其他地方释放出巨大的能量,就像白洞一样。一个这样的白洞我们知道大爆炸,谁知道可能是一个白洞的一个巨大的黑洞。

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8. 黑洞还产生了宇宙中最亮的物体——类星体。

黑洞的质量是太阳质量的数十亿倍。由于它巨大的引力,黑洞周围的物质也会被它吸引。当物质靠得太近时,它会在黑洞周围形成吸积盘。由于巨大的引力和物质粒子的碰撞,物质升温到数百万度,爆炸出大量的辐射。黑洞周围的磁场环境形成了两股可能长达数光年的物质喷流。

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9. 黑洞——宇宙的建筑师。

几乎每个星系的中心都有一个巨大的黑洞。就是这个中心星系黑洞,整个星系围绕着它旋转。我们的银河系也有一个巨大的黑洞,它的质量是太阳的数十亿倍。正是黑洞塑造了星系,也塑造了我们今天观察宇宙的方式。事实上,类星体通常是由银河系中心的黑洞形成的。

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10. 引力波是由黑洞引起的。

当两个大质量的物体以某种和谐的方式在空间中运动时,它可能会引起引力波。想象两个黑洞跳萨尔萨舞。有两个黑洞互相绕着对方旋转。它们的重力会弯曲时空的结构,因此持续的旋转运动会产生波纹形式的波。

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11. 黑洞冻结时间

黑洞冻结了视界之外的时间。根据广义相对论,时钟在高重力下会比在低重力下更慢。这种现象也被称为引力时间膨胀。

黑洞与万物理论(脚趾)

万物理论是物理学家的圣杯。弦理论是一个坚实的竞争者,它可以导致最终理论-万有理论。弦理论直到现在还没有被实验证明。但我们知道宇宙中存在黑洞,弦理论预测了超对称黑洞。从而使弦理论成为一个更强大的理论,就像向脚趾靠近了一步。

12. 黑洞,全息图和信息悖论

取另一个答案的片段。

什么是信息悖论?

想象一下,你正在用搅拌机准备一杯奶昔。在搅拌的时候,一张纸从你的麻袋里掉到搅拌机里,纸被撕下,和奶昔混合在一起。按照量子力学的说法,写在你纸上的信息还在搅拌机里,虽然你在正常情况下认不出来,但它就在那里。信息并没有丢失,而是以其他形式在blender中丢失了。量子力学认为信息不会丢失。

储存在黑洞中的信息与它的表面积(二维)成正比,而与它的体积(三维)成正比。这可以用量子引力来解释,在没有引力的情况下,三维空间可以从二维世界重建——就像全息图一样。用这种方法,弦理论被证明是全息的。

利用全息技术,我们可以描述在没有重力的二维世界中黑洞的蒸发过程。全息摄影告诉我们信息不会在黑洞中丢失。

这也引出了一个非常有趣的问题,我们是不是只是宇宙表面的一个全息图?

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13. 黑洞是宇宙的未来。

我们知道恒星在燃烧完所有的燃料后就会死亡。所以,几十亿年后,当所有的恒星都燃烧了它们的燃料,只有黑洞会留在宇宙中。黑暗的宇宙,那里将没有光。很快,黑洞也会随着时间的流逝而蒸发,宇宙中就什么都没有了。没有一丝光线。当宇宙以大爆炸开始时,总有一天会以大收缩或大撕裂结束。
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