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黑洞旅行..doc

上传人:wxc6688 2019/3/12 文件大小:27 KB

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黑洞旅行..doc

文档介绍

文档介绍:黑洞旅行[英]史蒂芬·霍金落到黑洞中去已成为科学幻想中的恐怖一幕。现在黑洞已在事实上被说成是科学的现实,而非科学的幻想。正如我所要描述的,我们已有很强的理由预言黑洞必然存在。观测证据强烈地显示,在我们自身的银河系中有些黑洞,而在其他星系中则更多。首先讨论黑洞的是一位名叫约翰·米歇尔的剑桥人,他在1783年写了一篇有关的论文。他的思想如下:假设你在地球表面上向上点燃一颗炮弹。在它上升的过程中,其速度由于引力效应而减慢。它最终会停止上升并落回来,而是继续向外运动。这个临界速度称为逃逸速度。地球的逃逸速度大约为每秒7英里,太阳的逃逸速度大约为每秒100英里。这两个速度都比实际炮弹的速度大,但是它们比起光速来就太小了,光速是每秒186000英里。这表明引力对光的影响甚微,光可以毫无困难地从地球或太阳逃逸。可是,米歇尔推论道,也许可能有这样的一颗恒星,它的质量虽够在而尺度虽够小,这样它的逃逸速度就比光速还大。因为从该恒星表面发出的光会被恒星的引力场拉曳回去,所以它不能到达我们这里,因此我们不能看到这颗恒星。然而,我们可以根据它的引力场作用到附近物体上的效应检测到它的存在。根据广义相对论,空间和时间一起被认为形成称作时空的四维空间。这个空间不是平坦的,它被在它当中的物质和能量所畸变或者弯曲。在向我们传来的光线或者无线电波于太阳附近受到的弯折中可以观测到这种曲率。在光线通过太阳邻近的情形时,这种弯折非常微小。然而,如果太阳被收缩到只有几英里的尺度,这种弯折就会厉害到这种程度,即从太阳表面发出的光线不能逃逸出来,它被太阳的引力场拉曳回去。根据相对论,没有东西可以比光旅行得更快,这样就存在一个任何东西都不能逃逸的区域。这个区域就叫做黑洞。它的边界称为事件视界。它是由刚好不能从黑洞逃出而只能停留在边缘上徘徊的光线形成的。太阳正在把氢燃烧成氦,如同一颗受控的氢弹。这个过程中释放出的热量产生了压力,这种压力使太阳能抵抗得住自身引力的吸引,正是这种引力使得太阳尺度变小。然而,太阳最终会耗尽它的燃料。这要发生也是在再过大约五十亿年以后的事,所以不必焦急订票飞到其他恒星去。然而,具有比太阳更大质量的恒星会更迅速地耗尽燃料。在燃料用尽后就开始失去热量并且收缩。如果它们质量比大约太阳质量的两倍还小,就最终会停止收缩,并且趋向于一种稳定的状态。这样的状态之一叫作白矮星。它们具有几千英里的半径和每立方英寸几百吨的密度。另一种这样的状态是中子星。它们具有大约十英里的半径和每立方英寸几百万吨的密度。质量比大约太阳质量两倍更大的恒星不能稳定成为一颗白矮星或中子星。在某种情形下,该恒星可以爆炸,并抛出足够的质量,使余下的质量低于这个极限。但是总有例外。有些恒星会变得这么小,它们的引力场会把光线弯折到这种程度,使它折不回到恒星本身上去。不管是光线还是别的任何东西都不能逃逸出来。该恒星已经变成了一个黑洞。物理定律是时间对称的。如果存在东西能落进去而不能跑出来的中作黑洞的物体,那就还应该存在东西能跑出来而不能落进去的其他物体。人们可以把这些物体叫做白洞。人们可以