2025年高考物理貪婪的黑洞原本是恒星
來源：網絡整理 2024-11-15 09:22:33
[趣味物理]貪婪的黑洞原本是恒星
實際上，黑洞概念的提出已經有200多年了。1783年，英國人約翰·米歇爾（JobMichel)第一個提出存在質量足夠大并足夠緊密的恒星──它的引力是如此強大，以致連光線都不能逃逸。幾年后，法國科學家皮埃爾──西蒙·德·拉普拉斯（Piers－SimodeLaplace）也在他的《世界系統》一書中提出了和米歇爾類似的觀點，但非常有趣的是，此書的第三版和以后的版本中再也不提此事了，或許他覺得這個想法過于荒誕了。
在一個多世紀以后，德國的天文學家卡爾·施瓦西（KarlSchwarzschild）于1916年求解出了愛因斯坦廣義相對論方程的第一個嚴格解。這個解預示可能存在一類巨大天體，這就是60年代后人們所稱的“黑洞”。第一次“看到”黑洞是在1971年，那時通過1970年12月12日美國發射的小型天文衛星“自由號”（Uhuru），發現了一個來自天鵝座區域的很強的X射線脈沖源，它被命名為天鵝座X－l，這是第一個被具體確認的黑洞。從那以后，黑洞變成了天體物理學的熱門課題。
今天，我們對黑洞的形成過程已有很多了解，簡單地說，黑洞是質量巨大的恒星在超新星爆發后坍縮（即自身極強烈的收縮）而成的。我們可以把黑洞想像成一個巨大的“磨碎機”，它把吸進的物質磨碎。它的中心被稱為“磨碎點”，也就是所謂的“奇點”。在此“奇點”，科學定律和我們預測未來的能力都失效了。黑洞的邊界被稱為“視界”，這是一個有去無回的界面，只要跨過這一界面就落入了黑洞的內部。不過假設有人不幸掉進去的話，他首先看到的是被黑洞捕獲的光線，而且這些光線呈螺旋狀進入引力旋渦。
一顆恒星在經歷了平穩的青年、中年時期后，就將進入老年，最終走向死亡。這顆質量至少比太陽大10倍的恒星，在老年期會發生膨脹，變成一顆紅巨星，而后發生爆炸──超新星爆發。其外層物質拋向太空，中心核則在引力的作用下發生猛烈而突然的坍縮，形成黑洞。
按照愛因斯坦的廣義相對論理論，在沒有重力影響時，時空（圖中以網格表示）是平坦的（見圖左），但當存在重力時，時空就會因此發生彎曲（見圖中）。圖右顯示的是黑洞周圍的時空因受到黑洞強大引力影響而發生嚴重強烈扭曲的情景。一個和太陽質量相等的黑洞，其半徑只有3公里，而太陽的半徑為69.6萬公里
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