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什麼是黑洞?

《哈勃太空望遠鏡20年》觀後惑
http://www.tudou.com/playlist/playindex.do?lid=11681418iid=75206588


關於黑洞是什麼?給你一個詳細的解釋:

  根據廣義相對論,引力場將使時空彎曲。當恆星的體積很大時,它的引力場對時空幾乎沒什麼影響,從恆星表面上某一點發的光可以朝任何方向沿直線射出。
  而恆星的半徑越小,它對周圍的時空彎曲作用就越大,朝某些角度發出的光就將沿彎曲空間返回恆星表面。
  等恆星的半徑小到一特定值(天文學上叫「史瓦西半徑」)時,就連垂直表面發射的光都被捕獲了。到這時,恆星就變成了黑洞。說它「黑」,是指它就像宇宙中的無底洞,任何物質一旦掉進去,「似乎」就再不能逃出。實際上黑洞真正是「隱形」的,等一會兒我們會講到。
  那麼,黑洞是怎樣形成的呢?其實,跟白矮星和中子星一樣,黑洞很可能也是由恆星演化而來的。
  我們曾經比較詳細地介紹了白矮星和中子星形成的過程。當一顆恆星衰老時,它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料(氫),由中心產生的能量已經不多了。這樣,它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下,核心開始坍縮,直到最後形成體積小、密度大的星體,重新有能力與壓力平衡。
  質量小一些的恆星主要演化成白矮星,質量比較大的恆星則有可能形成中子星。而根據科學家的計算,中子星的總質量不能大於三倍太陽的質量。如果超過了這個值,那麼將再沒有什麼力能與自身重力相抗衡了,從而引發另一次大坍縮。
  這次,根據科學家的猜想,物質將不可阻擋地向著中心點進軍,直至成為一個體積趨於零、密度趨向無限大的「點」。而當它的半徑一旦收縮到一定程度(史瓦西半徑),正象我們上面介紹的那樣,巨大的引力就使得即使光也無法向外射出,從而切斷了恆星與外界的一切聯繫——「黑洞」誕生了。
  與別的天體相比,黑洞是顯得太特殊了。例如,黑洞有「隱身術」,人們無法直接觀察到它,連科學家都只能對它內部結構提出各種猜想。那麼,黑洞是怎麼把自己隱藏起來的呢?答案就是——彎曲的空間。我們都知道,光是沿直線傳播的。這是一個最基本的常識。可是根據廣義相對論,空間會在引力場作用下彎曲。這時候,光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播,但走的已經不是直線,而是曲線。形象地講,好像光本來是要走直線的,只不過強大的引力把它拉得偏離了原來的方向。
  在地球上,由於引力場作用很小,這種彎曲是微乎其微的。而在黑洞周圍,空間的這種變形非常大。這樣,即使是被黑洞擋著的恆星發出的光,雖然有一部分會落入黑洞中消失,可另一部分光線會通過彎曲的空間中繞過黑洞而到達地球。所以,我們可以毫不費力地觀察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一樣,這就是黑洞的隱身術。
  更有趣的是,有些恆星不僅是朝著地球發出的光能直接到達地球,它朝其它方向發射的光也可能被附近的黑洞的強引力折射而能到達地球。這樣我們不僅能看見這顆恆星的「臉」,還同時看到它的側面、甚至後背!
  「黑洞」無疑是本世紀最具有挑戰性、也最讓人激動的天文學說之一。許多科學家正在為揭開它的神秘面紗而辛勤工作著,新的理論也不斷地提出。不過,這些當代天體物理學的最新成果不是在這裡三言兩語能說清楚的。有興趣的朋友可以去參考專門的論著。
黑洞是什麼 | 科學文摘


時空演化程序的一種最為有效的垃圾回收機制,須知物質進入黑洞視界後丟失其上每一粒子的所有信息。


黑洞可分為三種,根據他們形成的過程的不同。先佔個坑,有時間我來補充下。


不明白思林童鞋為什麼會散布這種很不嚴肅的言論,誰說黑洞是什麼東西都沒有的引力中心?同樣,是誰告訴你那些超出日常經驗的維度是科幻出來的?http://www.zhihu.com/question/19583715


在2013年回答了一個這樣的問題,今天想做重大修改,結果,知乎竟然是一個覆水難收的地方,還好,我不是總統,也不是首相,更不是羅永浩。
原來答案是這樣光一直以光速向前傳播,可為何光逃離不了黑洞? - 阿特拉斯的回答

我想更正一下,實際上不能了,編輯窗口已經關閉,知乎對於創作時間這麼無視,對於我的錯誤的論斷的擁有權卻是那麼急切,更正如下:

我曾懷有對於時間是永恆的這一概念達30年之久,以上答案在2013年完成,在2014年進行了一點修改,鑒於我的認識有了一點進步,鄭重更正關於時間的論述。

我無法接受時間可以回溯或者時空可以改變這一種詭說,但我也沒必要拔高時間到一個永恆的概念,公曆2015年9月的一天,我忽然認識到了這一點。

什麼是時間?

時間是世界的變化的有效特徵。

水是流動的

花兒在開放

樹葉在生長

微塵攜帶細菌在空氣漫遊

光就像是更稀薄的水,沵散在我們的眼睛與望遠鏡的玻璃中。

黑洞是一種物質,他極重,他的沵散不好觀測,恰恰是他挑戰了人類的觀測感知範圍,他的物質特性我已經論述清楚,不必再述,只是就量子學或者未來更加細微的物理學來說,沒有時間,沒有時間,沒有時間,沒有時間,沒有時間,重要的事情說五遍。

年頓先生的函數,經典力學,都有一個思考邏輯:假設世界是靜止的;

我們才可以測量他的各種宏觀微觀的變化,函數,經典力學都是一種測量與改造世界的尺子。這種大一統,在原子時代是非常有效的。

而人類的視角進入地球以外,就不太好了,相對論就像是一個和事佬,聰明的調和了經典物理學與量子力學的矛盾。

而世俗的觀念中,對於過去,我們沒必要糾結,但對於時間的認識,應該是:

它是一種變化————————太陽月亮的周期性,誕生了曆法。地月系的變化。產生了年和月日這一概念,地球的陰影誕生了黑夜白天這一概念,種子發芽讓我們感到春天,豐收的喜悅,秋天來臨,光量子從太陽的燃燒中霓散出來,就像是水,霓散在更加稀薄的以太之中,以太也是水,如果以太不是水,光就不會與其苟合而消失,整個宇宙都應該是明亮的。而一個光量子從太陽的戰爭中逃逸,用極快的速度直線或者近乎直線行走(不要與我討論光是一條直線,我們的玻璃或玻璃絲就可以讓他服服帖帖了),來到地球,鑽到一個人的眼睛裡製造光明和衰老,或者,鑽進一個植物的葉片中與水分和土地的微粒製造植物的生長於衰老————————都與時間無關,時間與數學一樣,都是人類的尺子,只是為了更好的測量以太,光,黑洞,這些沒有任何虛假的物質。
如果世界靜止,所有的光量子一樣的小球,我們假設他們全部在世界變化的某處停止變化,那麼,時間,就停止了,所以,這才是永恆,我懷疑,永恆這個概念來自於歐洲古代的唯心支系部分。
可是,對於時間這個人類創造的標註方法來說,宇宙,水,空氣,以太,以太外圍更稀薄的水,一直沒有停止變化,所以,沒有任何永恆存在,因為變化一直在。

可以肯定的是,黑洞不管是人類就像製造鐳一樣將它製造出來,還是被作為一種自然物被發現,那必須是以太時代,也就是我們能隨心所欲的駕馭光量子,並且對於以太這種更稀薄的稀薄物質充分認識的時候,光量子於以太,是石頭和水的關係,而黑洞與石頭,也是石頭與水的關係。光對於黑洞,就像是水與土地,,,,,,他能吸收光,是我們無法觀測,這就是黑洞,與測量物質變化的時間無關。所以:::::::::

關於那個三維的矩陣,永遠不會有時間這一個維度。

我的老師《三體》先生說得好,正確的代表大一統觀念的思維,需要降維,那麼,他就是一個三維的立方體——————長寬高。


偉大的牛頓,他是對的,偉大的達利,我曾經認為他於好多人一樣是一個無賴一樣的誤導家,看來,我錯了,因為,從一開始,就沒有時間,永恆的是世界我們所能細分的小球的永遠不可逆的變化,測不準,只是告訴我們我們需要改變一種測量的尺子,讓他在我們的感知中越來越接近我們永遠都不會接近的現實——————無限宏觀,無限微觀。
我最後想說,這事情,和事佬調和不了了,不如我們丟掉薛定諤的幻想:關於鼓吹升維超弦,是一種臆想出來的糊塗理論,是這個世界物理學混亂的丑角與插曲,我們的尺子就能打敗他——————我們創造的時間,測不準到測准,就是超弦現形之時。
維度沒必要降,也沒必要升,世界原來就這樣,就像是一鍋水餃,所有的無助的愚蠢的二逼的卑鄙的思維混亂,都是科學界前進的插曲。


黑洞(black hole)是由一個只允許外部物質和輻射進入而不允許物質和輻射從中逃離的邊界即視界(event horizon)所規定的時空區域。現代廣義相對論中,宇宙空間內存在的一種超高質量天體,由於類似熱力學上完全不反射光線的黑體,故名為黑洞。黑洞是由質量足夠大的恆星在核聚變反應的燃料耗盡而「死亡」後,發生引力坍縮產生的。黑洞的質量極其巨大,而體積卻十分微小,它產生的引力場極為強勁,以致於任何物質和輻射在進入到黑洞的一個臨界點內,便再無力逃脫,就連傳播速度最快的光(電磁波)也逃逸不出。


黑洞(Black hole)是現代廣義相對論中,宇宙空間內存在的一種超高密度天體,由於類似熱力學上完全不反射光線的黑體,故名為黑洞。黑洞是時空曲率大到光都無法從其視界逃脫的天體。黑洞是由質量足夠大的恆星在核聚變反應的燃料耗盡而「死亡」後,發生引力坍縮產生的。黑洞的質量極其巨大,而體積卻十分微小,它產生的引力場極為強勁,以至於任何物質和輻射在進入到黑洞的一個事件視界(臨界點)內,便再無力逃脫,甚至傳播速度最快的光(電磁波)也逃逸不出。黑洞無法直接觀測,但可以藉由間接方式得知其存在與質量,並且觀測到它對其他事物的影響。藉由物體被吸入之前的因高熱而放出紫外線和X射線的「邊緣訊息」,可以獲取黑洞存在的訊息。推測出黑洞的存在也可藉由間接觀測恆星或星際雲氣團繞行黑洞軌跡,來取得位置以及質量。


physlink上有很專業的回答,比如參見該貼:
How does a star become a supernova or a black hole? How does the star decide which one to turn into?
http://www.physlink.com/education/askexperts/ae253.cfm
更多可用google搜索如下格式
black hole site:http://www.physlink.com/Education/AskExperts


通常恆星的最初只含有氫元素,恆星內部的氫原子時刻相互碰撞,發生裂變、聚變。由於恆星質量很大,裂變與聚變產生的能量與恆星的萬有引力抗衡,以維持恆星結構的穩定。由於裂變與聚變,氫原子內部結構最終發生改變,破裂並組成新元素——氦元素,接著氦元素也參與裂變與聚變,改變結構,生成鋰元素。如此類推,按照元素周期表的順序,會依次有硼元素,碳元素,氮元素等生成。直道鐵元素生成,該恆星便會坍塌。這是由於鐵元素相當穩定不能參與裂變或聚變,而鐵元素存在於恆星內部導致恆星內部不具有足夠的能量與質量巨大的恆星的萬有引力抗衡,從而引發恆星的坍塌,最終形成黑洞。


黑洞的自白:我是一個自閉症患者

我們只是數理哲的僕人,只是想將科學與自然融會貫通互相印證,讓更多人具備理性思維、科學眼光、數理知識、哲學頭腦,以及一顆人文關懷的善心。——詹克明

01 以弒母之名而生,我是天生的自閉症患者

我是一個孤兒,天生原罪,出生的那一天起,就弒殺了自己的母親。

我的母親曾是一顆燃燒的恆星,她給宇宙帶來百億年光亮,然而,她的生前越是絢麗燦爛,死後越是晦澀暗淡。但並不是每一個恆星母親都能誕生黑洞,我的母親質量至少超過3到4個太陽,無論放在哪個星系,她也是光芒四射的大小姐。

母親懷我的過程非常艱難:隨著體內的原子核不斷從氫(H)聚變至氦(He)再至鐵(Fe),中子間的泡利斥力不足以抗衡自身引力。最終火燼爐寒,激情不再時,母親抱著自己坍縮到引力半徑之內,漂亮的容顏徹底褪去,直至徹底消失。這時,她的孩子誕生了,是一種無法用肉眼直接分辨的奇異星體——黑洞。

不過,我的誕生也可能來自某場宇宙交通事故。比如,兩顆恆星的大打出手,往往會造成星系級的巨大黑洞。

但不管是誕生於恆星熄火,還是慘烈車禍,我從出生那天起就晦氣至極,從來沒有獲得過諸神祝福。沒有愛的我迅速成長為宇宙的撒旦,既沒有繼承母親的閃耀光芒,也不像小弟白矮星那樣給人溫敦矮胖的錯覺,成了所有人避之不及的恐怖之源。

02 黑洞家族有異類,我有時候也柔情似水

背負著弒母的罪孽,我成了一個自閉症患者,把自己隱藏在宇宙深處,偽裝成一團捉摸不透的漩渦,需要藉助專註於X射線和伽馬射線的望遠鏡才能從側面觀測到我的存在。

我將從母親那裡繼承來了的質量壓縮成一個點,這個點就是傳說中的奇點。它是我力量的源泉,就像《指環王里》魔界世界的戒指,它雖然小,卻是世界的中心。

正因為奇點的存在,任何東西都無法掙脫黑洞的吸引,連光都在劫難逃。在外人看來,我給自己劃定了一片魔域,這魔域被稱為「視界」,即黑洞可見區域的邊界,誰敢進入我的領地,一定會萬劫不復。

但這裡也存在一個誤區,很多人以為黑洞就是宇宙海洋里的小漩渦,它應該不會有太大面積。其實並非如此,如果黑洞的媽是一顆史詩級的巨大恆星,黑洞的奇點也將威力無窮,能編製星系級巨大的隱形衣。這足以使它傲嬌地盤踞在星系中,享受著眾多迷人恆星的擁簇和瞻仰。例如,在地球25000光年外,就靜卧著一個直徑長達2400萬公里的巨型黑洞(嚇死寶寶了)。不過,如果把從視界開始的距離都算作黑洞,你會發現,這些巨大的黑洞的平均密度其實和水一樣稀薄,那一大團不可見的區域,實際上處於真空狀態。小小的奇點,所能撐起的隱形衣卻是如此碩大,足以使人類的常識失效。《星際穿越》這部電影被科學愛好者質疑的一點就是人進入黑洞之後怎麼可能安然無恙,應該早就被黑洞這個大魔王撕成碎片,其實並非全然如此,有時候黑洞也是非常溫柔的。

從外觀來看,所有的黑洞都是一團不可見之物,區別僅在於尺寸。但實際上,黑洞兄弟們彼此擁有不同的內核,在隱形衣下展露不同的姿態。最簡單的黑洞是球對稱的史瓦西黑洞,此類黑洞在引力半徑 r_{g}=2GM/C^2 處,儘管史瓦西黑洞結構簡單,但它也是黑洞兄弟之中最短小精悍、凶神惡煞的。相比之下,轉動的克爾黑洞則溫柔了一些,獵物很有可能僅僅是被困在黑洞中,而非被吞噬殆盡。被捕獲後的獵物將在一片空虛中永遠不被消化。天長地久有時盡,黑洞愛戀無絕期。有時候,黑洞並非那麼殘暴。

03 我是一個站在食物鏈頂尖的吃貨

作為一個吃貨,我接受人類的指責,因為我的食譜複雜到超出地球生物的理解範圍:既站在食物鏈的頂尖,又充當分解者的角色。我試圖把一切能吸引來的東西都納入體內,並悄悄吃掉對方。這種暴食症簡直到了喪心病狂的程度,對食物毫不挑剔,從星體到光子,全都可以列入日常菜單。當黑洞「打嗝」時,某個無辜的天體就被「吞噬」了;當黑洞「進食」大量物質時,僅有高速等離子噴流從嘴唇邊逃逸而出。

站在食物鏈的頂峰註定非常寂寞。如果說恆星還能利用核聚變產生的滾滾熱浪與周圍的夥伴們眉目傳情,黑洞則完全沒辦法和朋友熱切交談。如果哪一天我想找個朋友時,只能通過質量優勢,用引力將其它恆星強行奴役在自己旁邊,圍著自己旋轉,我不知道如何表達愛意,只會像山賊一樣將美女綁回來當成「壓寨夫人」。所以我的孤獨也咎由自取,我天生就是一個孤兒,不知道如何與人交往,倘若某顆星星奮不顧身地前來擁抱我,我只會把對方當成食物,這有點像人類的螳螂新娘。

在銀河系間,一個質量超過1500個太陽的巨型黑洞,正奴役著一顆恆星,使其以6000km/s的速度繞己公轉,這速度,比一顆圍繞著原子核公轉的電子的平均速度還快。顯然,這種陪伴是無聲的,不對等的。因為,黑洞輻射出的物質太少了,並不能同其它宇宙星體對等交換信息。

因為沒有愛情和友情,我的自閉症越來越嚴重,開始破罐子破摔,用永不停息的進食來撫平一個孤兒的心理創傷。我不想再記起任何東西,除了總質量M、總角動量J、總電荷Q這基本的宇宙「三觀」之外,我選擇了遺忘。從另一個角度,黑洞的這個屬性也造就了一種科學極簡美,即只要人類知道了黑洞的總質量M、角動量J和電荷Q,就知道了黑洞的一切。但這種美感也是荒謬的,我的母親曾經創造了多元世界,而我卻如此簡單而淺薄。

04 黑洞的自白:請原諒一個孤兒的七宗罪

貪婪,總要付出代價;暴食,總會讓一個人患上重病;自閉,最終讓一個人選擇永遠離去。這是一個放之宇宙皆準的普世真理,我因為自己的饕餮最終背負貪婪之罪走向生命盡頭。

我在不斷地進食周圍輻射時,亦吃下不少無法消化的東西,其中最難消化的就是帶「負能」的粒子。根據資訊理論,信息相當於負熵,黑洞具備熱輻射,其溫度滿足公式 T=k/2πK_{B} ,式中KB是玻爾茲曼常數。隨著黑洞吞食的負粒子越來越多,黑洞的熱輻射也將越來越劇烈,而愛因斯坦的公式 E=mc^{2} 表明,能量的損失會導致質量的損失。隨著熱輻射的加劇,黑洞質量折損,黑洞最終在劫難逃,一個十億噸重的小黑洞,溫度將高達1012度。隨著熱輻射的加劇,我終將背負著罪惡走向生命盡頭。

面對死神的降臨,我仍然執迷不悟,試圖拉上宇宙一起陪葬。因為隨著黑洞質量蒸發而不斷丟失,黑洞的溫度會逐漸上升,量子隧穿效應加劇。如果黑洞的質量變得足夠小,黑洞周圍極有可能會產生一個實真空泡。這個實真空泡會急速擴張,最終吞噬整個宇宙。

我用死亡震懾宇宙,宇宙將我投入煉獄予以反擊。在宇宙煉獄裡,我的死亡將不是一個瞬間,必須用正在死去的身體償還生前所犯罪孽。距地球115億光年外,一個死亡黑洞每年以800km/s速度源源不斷地噴涌質量高達400個太陽物質,永不停息地為宇宙輸送能量。

而這,仍不足以抵扣黑洞一生所犯下的滔天大罪。黑洞在宇宙天庭的審判書,已被永久封存,上面將書寫著撒旦黑洞七宗罪:

嫉妒——粉碎母親的一切信息

暴怒——不留情面地吞沒所有闖入者

傲慢——極小的身軀卻盤踞極大的空間

懶惰——將重要信息遺失於宇宙間

饕餮——吞食一切可觸及之物

貪婪——佔有一切卻無法消化一切

淫慾——以黑暗之軀強迫其它星體。

05 大祭司霍金:黑洞不是黑的

我是一個天生的孤兒,一個極其嚴重的自閉症患者,所以我將自己隱藏在宇宙最深處,讓人類徹底遺忘這個弒母者。然而有一個叫史蒂芬·霍金的人,30年前他就將我從時空洞穴里拖了出來,將我的罪孽暴晒於烈日之下,《時間簡史》這本書就是整個事件的筆錄。

30年過去了,史蒂芬·霍金的身體越發殘缺,但眼神卻明亮得像X射線,照進了我的靈魂深處,2017年,這次他卻在為我解脫,說《黑洞不是黑的》,在這本書里,霍金開始反思,人類不能簡單將黑洞視為一切物質終結者!

我不知道該如何應對這個世界,我覺得自己並不神秘,相反,擁有自由意志的人類讓人羨慕,當你們仰望星空尋求宇宙之秘時,那是一種撲面而來的高貴,在我的視界里,人類才擁有宇宙最核心的奧秘。

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黑洞是重子之間的自旋同軸耦合 為保證耦合 就必須處於低能量態 輕子都跑到吸積盤上去了 為保證低能態 重子之間產生糾纏強關聯 吸極盤上的帶電粒子也都從自旋指針的反方向噴射出去了 其實黑洞本體是低於絕對零度的 黑洞本體跌入了下一個維度(我們是高能量的維度) 上面說的空無一物也對(我們感覺不到)但是他就是一個的的確確的天體


黑洞是當物質內的能量或質量超過了它自身引力上限後坍塌而成的。


在宇宙中有那麼一些「點」,它們的體積趨向於零而密度無窮大。由於吸引力非常強大,所以物體只要進入離這個點一定距離的範圍內,就會被這個強大的引力吸收掉,連光線也不例外。任何物體進入這個範圍都沒有辦法再逃出來,就是說,在這個範圍內,任何信號都沒有辦法傳出,因此,這個範圍的界被稱做視界,人類無法看到裡面的情形。所以科學家稱之為黑洞。一顆燃燒盡了的恆星由於自身的重力而不斷坍縮,最後就會形成黑洞。與別的天體相比,黑洞顯得太特殊了。例如,黑洞有「隱身術」,人們無法直接觀察到它,連科學家都只能對它內部結構提出各種猜想。


建議閱讀《黑洞簡史》


哎呀 麻煩死了。你們都那麼長的回答。
我看不懂。
其實黑洞就是個貔恘,只吃不拉。
別說白洞啊,沒被證實呢。


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