黑洞是什么结构

发布时间: 2022-11-25 11:01:08 来源: 励志妙语 栏目: 经典文章 点击: 96

黑洞的结构是什么黑洞的结构:恒星的质量,用M,⊙作为单位,代表是太阳质量的多少倍。如果一个恒星的质量小于等于10-3M,⊙,那么...

黑洞是什么结构

黑洞的结构是什么

黑洞的结构:
恒星的质量,用M ⊙作为单位,代表是太阳质量的多少倍。如果一个恒星的
质量小于等于10-3M ⊙,那么恒星就表现为行星的样子,其中静电力为主导,恒
星不会塌缩,在自己的燃料都消耗完后,成为一个真正意义上的行星。如果质量
比10-3M ⊙大,但是没有超过钱德拉塞卡极限:14 M⊙,那么引力就占主导,而
且恒星在它的晚年成为一个白矮星,继续消耗着自己的燃料。当燃料也消耗光了,
那么白矮星就结晶为一个黑矮星,继续存在着,做几乎完全的刚体运动。质量比
1.4 M ⊙大的恒星的命运就比较坎坷了。如果在在晚年爆发为红巨星的时候,将
过多的物质喷射出去,那么它将进入白矮星坟墓。如果喷射的物质不够多,那么
就会在爆发为红巨星后,迅速塌缩为一个白矮星,然后在极其短的时间内继续塌
缩下去,冲破电子简并压的极限,终结在中子星的坟墓中。中子星比白矮星更加
致密,也更加接近刚体。如果质量比2 M ⊙大许多,在爆发的时候喷射掉物质后
的质量仍然比2 M ⊙大,那么它将成为一个黑洞。

在白矮星和中子星系列中,原本恒星的电磁场的能量将保持不变,同时由于
表面积的缩小,磁力线会被挤压在一个十分小范围中,从而增加了磁场的强度。

脉冲星和超新星就是中子星和中子星和喷射出的物质的残留。

但是到了黑洞范围中,情况就不一样了。

在中子星和白矮星中,磁力线还是存在的,但是在黑洞内部,不存在磁力线。

所有的磁力线都被束缚在了视界上(膜规范)。不单单是磁力线,连恒星原
本的电荷都是类似电子一样完全均匀地分布在整个视界上的。向外发射的磁力线
在黑洞没有旋转的时候,和电子周围的电磁场分布一样,完全球对称。在黑洞旋
转的时候,由于视界成为了椭球,因而发生了相应的形变。但是整体上,黑洞和
基本粒子的电磁场分布几乎完全一样。

黑洞的视界周长与黑洞的质量成正比关系:,这里用周长而不用物体到黑洞
中心的距离,是因为如果黑洞存在,那么在黑洞周围的时空必定已经被黑洞的引
力拉成了非欧几里德的,而是黎曼的了。因而距离的概念已经没有了必要,视界
周长和轨道的周长取而代之,用来描述黎曼时空几何的弯曲程度。由于这里的时
空是弯曲的,因此牛顿的万有引力定律已经失效了,取而代之的是爱因斯坦的场
方程。我们这里仅仅使用其中的结果:

从这个公式,我们可以得到一个描述潮汐力(就是物体在相对接近和远离的
两个部位受到的引力的差)的公式:,其中的l 就是这两个部位之间的距离。

从这个公式,我们又可以知道什么呢?我们知道的是,当物体接近视界时,
物体所受到的潮汐力反比于黑洞质量的平方!也就是说,黑洞越重,那么它的潮
汐力越柔和!但是必须注意的是:我们这里说的潮汐力,而不是引力。潮汐力是
引力引起的物体两端的引力差。无论什么黑洞,他的引力是保持巨大无比不会变
的,变的是引力的变化率,以及这个变化率引起的潮汐力。

这里说的是黑洞的外部,现在来看看黑洞的内部。

在黑洞的内部,是量子理论的天下,相对论仅仅指明了一个模糊的方向,而
具体潮汐力、引力如何,是量子理论决定的。

在这里,奇点的混沌效应使得一切计算都是徒劳的,我们不可能知道潮汐力
在什么方向上以多大的力是拉还是压一个物体。我们可以做的,仅仅是说明一下,
质量越大的黑洞,内部的量子效应越柔和;距离奇点越远,你受到的平均潮汐力
越柔和。至于细节,我们无能为力。

但是也不是什么都不能说。

我们通过概率的计算,可以知道,在奇点周围,视界内的空间,随机的潮汐
力总在三个方向上不断交替地、比较有周期地来回拉扯、挤压着物体。这种力在
离奇点越近的地方越显著。在奇点这个位置,这种潮汐力的强度、变化周期都达
到了无限大,物体被完全撕裂了。

理论上,我们可以在一个质量十分大的黑洞中,十分舒服的来到距离奇点一
个特定的范围,期间,从你落入黑洞到达到这个位置,可能需要数十年的时间,
需要的时间与黑洞质量的平方成反比。

当然,即使是这样,物体在接近奇点,到达奇点周围的量子效应区域以后,
还是会被奇点的量子效应摧毁。但是无论黑洞的质量如何,奇点的量子效应的强
度是不会变的,因为奇点的“质量”是不变的。黑洞的质量在黑洞形成的同时,
其实已经被黑洞的奇点销毁了,但是由于引力的非线形效应,引力场的能量又形
成了引力场,从而使得引力场在黑洞内部不断叠加,因而使得黑洞被维持着没有
爆裂。由于一切引力效应来自引力的非线形,而黑洞的质量的贡献仅仅是决定了
这种非线形的程度,因而在奇点周围的量子效应的时空其实在任何质量的的黑洞
内部都是一样的。

奇点的量子效应,使得物体在到达奇点前先被越来越大的量子效应完全撕成
了小个体(大小由量子混沌潮汐力效应的强度决定),然后,一般在达到奇点以
前就已经整个被奇点的混沌潮汐力摧毁,成为了基本粒子。这些基本粒子如夸克
这样被强核力牢牢束缚着的基本粒子才可能熬到直接面临奇点的时候,但是即使
是强力,在巨大引力效应和量子混沌效应的作用下,还是难逃被支解的命运,成
为了纯粹的物质弦。随后可能通过史瓦西喉被抛到了外部空间,可能成为后来量
子蒸发的材料,可能形成了子宇宙,可能在奇点周围不断游荡,可能成为了纯粹
的能量,以潮汐力的形式继续存在,可能成为了纯能量以引力波的形式辐射掉,
可能……总之,形成黑洞的恒星被所形成的黑洞摧毁了,不在对黑洞的引力提供
任何贡献了。黑洞中引力的来源,在奇点形成以后,主要就是来自于引力的非线
形结构。这个会在下文介绍相对论的时候介绍到引力的非线形,在介绍到量子理
论的时候介绍到引力子的自作用。

当然,这个是量子引力——弯曲时空的量子场定律——所给的黑洞内部的描
写,但不是最终描写。物体在达到黑洞的时候可能会得到转机,可能在黑洞内部
真的存在史瓦西喉——虫洞;也许在你达到黑洞以前就会在一个转动黑洞周围被
撕裂的空间吸走;也许你在达到奇点时,会进入一个子宇宙,在时空组中荡漾…
黑洞,是阴性双碟的中心位置。考虑到宇宙的演化是缓慢的过程,那里的物质结构应该和普通行星没有太大区别。直观上,整个体系或许象茶杯盖或者圆形体育场。

黑洞所吸入的物质,就象灰尘一样,一层层堆上去,最后凝聚成巨大的行星。

外围抛弃的物质越多越快,黑洞成长得越快。

黑洞的周围,如同阳性恒星系统的磁性结构,也应该是正磁,反磁交替出现,防止物质无秩序地挤到一团。

黑洞同样在发育着智慧文明。估计,传说中的银河中央天帝,应该住在那里。还有九天玄女等神族,也是那里的居民。易经的来源,或许就是那里。魔族比较可怜,总是战战兢兢地生活在黑洞边缘的水阳层。

如此看来,银河有十层文明。考虑双碟状态,上下共有20个文明体系。最终方向,可能是全部向中央聚集。

地球文明的反复断裂,源于双黑洞效应。古代传留的“古天体”图,基本就是文明模式的最朴素形式(两头高,中间圆,还有两个海)。体系逃避黑洞效应的吸引,安全成长,唯有道德一条路。

恒星的质量,用M ⊙作为单位,代表是太阳质量的多少倍。如果一个恒星的
质量小于等于10-3M ⊙,那么恒星就表现为行星的样子,其中静电力为主导,恒
星不会塌缩,在自己的燃料都消耗完后,成为一个真正意义上的行星。如果质量
比10-3M ⊙大,但是没有超过钱德拉塞卡极限:14 M⊙,那么引力就占主导,而
且恒星在它的晚年成为一个白矮星,继续消耗着自己的燃料。当燃料也消耗光了,
那么白矮星就结晶为一个黑矮星,继续存在着,做几乎完全的刚体运动。质量比
1.4 M ⊙大的恒星的命运就比较坎坷了。如果在在晚年爆发为红巨星的时候,将
过多的物质喷射出去,那么它将进入白矮星坟墓。如果喷射的物质不够多,那么
就会在爆发为红巨星后,迅速塌缩为一个白矮星,然后在极其短的时间内继续塌
缩下去,冲破电子简并压的极限,终结在中子星的坟墓中。中子星比白矮星更加
致密,也更加接近刚体。如果质量比2 M ⊙大许多,在爆发的时候喷射掉物质后
的质量仍然比2 M ⊙大,那么它将成为一个黑洞。

在白矮星和中子星系列中,原本恒星的电磁场的能量将保持不变,同时由于
表面积的缩小,磁力线会被挤压在一个十分小范围中,从而增加了磁场的强度。

脉冲星和超新星就是中子星和中子星和喷射出的物质的残留。

但是到了黑洞范围中,情况就不一样了。

在中子星和白矮星中,磁力线还是存在的,但是在黑洞内部,不存在磁力线。

所有的磁力线都被束缚在了视界上(膜规范)。不单单是磁力线,连恒星原
本的电荷都是类似电子一样完全均匀地分布在整个视界上的。向外发射的磁力线
在黑洞没有旋转的时候,和电子周围的电磁场分布一样,完全球对称。在黑洞旋
转的时候,由于视界成为了椭球,因而发生了相应的形变。但是整体上,黑洞和
基本粒子的电磁场分布几乎完全一样。

黑洞的视界周长与黑洞的质量成正比关系:,这里用周长而不用物体到黑洞
中心的距离,是因为如果黑洞存在,那么在黑洞周围的时空必定已经被黑洞的引
力拉成了非欧几里德的,而是黎曼的了。因而距离的概念已经没有了必要,视界
周长和轨道的周长取而代之,用来描述黎曼时空几何的弯曲程度。由于这里的时
空是弯曲的,因此牛顿的万有引力定律已经失效了,取而代之的是爱因斯坦的场
方程。我们这里仅仅使用其中的结果:

从这个公式,我们可以得到一个描述潮汐力(就是物体在相对接近和远离的
两个部位受到的引力的差)的公式:,其中的l 就是这两个部位之间的距离。

从这个公式,我们又可以知道什么呢?我们知道的是,当物体接近视界时,
物体所受到的潮汐力反比于黑洞质量的平方!也就是说,黑洞越重,那么它的潮
汐力越柔和!但是必须注意的是:我们这里说的潮汐力,而不是引力。潮汐力是
引力引起的物体两端的引力差。无论什么黑洞,他的引力是保持巨大无比不会变
的,变的是引力的变化率,以及这个变化率引起的潮汐力。

这里说的是黑洞的外部,现在来看看黑洞的内部。

在黑洞的内部,是量子理论的天下,相对论仅仅指明了一个模糊的方向,而
具体潮汐力、引力如何,是量子理论决定的。

在这里,奇点的混沌效应使得一切计算都是徒劳的,我们不可能知道潮汐力
在什么方向上以多大的力是拉还是压一个物体。我们可以做的,仅仅是说明一下,
质量越大的黑洞,内部的量子效应越柔和;距离奇点越远,你受到的平均潮汐力
越柔和。至于细节,我们无能为力。

但是也不是什么都不能说。

我们通过概率的计算,可以知道,在奇点周围,视界内的空间,随机的潮汐
力总在三个方向上不断交替地、比较有周期地来回拉扯、挤压着物体。这种力在
离奇点越近的地方越显著。在奇点这个位置,这种潮汐力的强度、变化周期都达
到了无限大,物体被完全撕裂了。

理论上,我们可以在一个质量十分大的黑洞中,十分舒服的来到距离奇点一
个特定的范围,期间,从你落入黑洞到达到这个位置,可能需要数十年的时间,
需要的时间与黑洞质量的平方成反比。

当然,即使是这样,物体在接近奇点,到达奇点周围的量子效应区域以后,
还是会被奇点的量子效应摧毁。但是无论黑洞的质量如何,奇点的量子效应的强
度是不会变的,因为奇点的“质量”是不变的。黑洞的质量在黑洞形成的同时,
其实已经被黑洞的奇点销毁了,但是由于引力的非线形效应,引力场的能量又形
成了引力场,从而使得引力场在黑洞内部不断叠加,因而使得黑洞被维持着没有
爆裂。由于一切引力效应来自引力的非线形,而黑洞的质量的贡献仅仅是决定了
这种非线形的程度,因而在奇点周围的量子效应的时空其实在任何质量的的黑洞
内部都是一样的。

奇点的量子效应,使得物体在到达奇点前先被越来越大的量子效应完全撕成
了小个体(大小由量子混沌潮汐力效应的强度决定),然后,一般在达到奇点以
前就已经整个被奇点的混沌潮汐力摧毁,成为了基本粒子。这些基本粒子如夸克
这样被强核力牢牢束缚着的基本粒子才可能熬到直接面临奇点的时候,但是即使
是强力,在巨大引力效应和量子混沌效应的作用下,还是难逃被支解的命运,成
为了纯粹的物质弦。随后可能通过史瓦西喉被抛到了外部空间,可能成为后来量
子蒸发的材料,可能形成了子宇宙,可能在奇点周围不断游荡,可能成为了纯粹
的能量,以潮汐力的形式继续存在,可能成为了纯能量以引力波的形式辐射掉,
可能……总之,形成黑洞的恒星被所形成的黑洞摧毁了,不在对黑洞的引力提供
任何贡献了。黑洞中引力的来源,在奇点形成以后,主要就是来自于引力的非线
形结构。这个会在下文介绍相对论的时候介绍到引力的非线形,在介绍到量子理
论的时候介绍到引力子的自作用。

当然,这个是量子引力——弯曲时空的量子场定律——所给的黑洞内部的描
写,但不是最终描写。物体在达到黑洞的时候可能会得到转机,可能在黑洞内部
真的存在史瓦西喉——虫洞;也许在你达到黑洞以前就会在一个转动黑洞周围被
撕裂的空间吸走;也许你在达到奇点时,会进入一个子宇宙,在时空组中荡漾…

黑洞的结构-模型图文解:

黑洞内部中心:奇点-结构模型图文解:


图中+-号代表不可分割的最小正负弦信息单位-弦比特(string bit)

(名物理学家约翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:万物源于比特 It from bit

量子信息研究兴盛后,此概念升华为,万物源于量子比特)

注:位元即比特

黑洞是什么组成的?

黑洞没有我们现在能够定义的任何物质成分,包括亚原子粒子!它无限致密!甚至这种东西究竟是不是物质?物质和波动是一回事吗?现在的科学都解释不清楚!

首先,讨论一下万有引力:万有引力与相互作用的两物体质量乘积成正比,与距离平方成反比。
然后,讨论一下原子结构:原子中心是原子核,占有原子的绝大部分质量,和自身比例相比,核外电子出没在很远的空间外。举个例子,原子核有高尔夫球大小,电子像小米粒大小,且盘旋在两公里外,
所以,原子的绝大部分是空间,所以有很大的压缩的余地。当恒星晚年,没有足够的核爆能力去向外支撑自身重力,就会收缩,而原子核间的距离就会变小,引力又会增加,则更加促进自身的塌缩,塌缩后引力更会增加,两方面因素相互促进。
所以,剧烈的重力坍塌时一种恶性聚集过程。这个过程会把原子的外层压扁,甚至原子核与原子核紧挨着,没有任何空间,再甚至把电子压到原子核里,更甚至将原子核压成一团粥,越来越增大的万有引力叠加在一起,越压越紧,压成一团粥的原子核还要继续压缩,很难想象。。。它究竟是什么呢?它无限致密!甚至这种东西究竟是不是物质?物质和波动是一回事吗?现在的科学都解释不清楚!
总之,他是恒星的残骸,但经过上述的物理过程后,和原先的恒星成分(H,He)都没有关系了!
你可以了解一下弦理论。
黑洞是中子星,纯中子组成的。 由于质量过于强大,原子中的电子和质子已经被挤出去了,只留下中子密密麻麻的排列在一起组成的星球
黑洞是由组成黑洞的东西来组成,这种东西可能是:
1、物质 2、反物质 3、能量 4 能量+物质 5 能量+反物质
呃,楼上的答案……黑洞和中子星是不同的,中子星至少我们还能以脉冲星的形式看见,但黑洞就不行了。黑洞是大质量恒星演化晚期的结果,老年半径若大约其史瓦西半径就再也没有什么力量可以抗衡它的引力了,这时它就会坍缩成黑洞。但这也只停留在理论上,黑洞内被认为存在一个密度无穷大的奇点,在这一点处所有物理定律失效,我们还不能完全了解黑洞的内部结构。(手机党好辛苦…)
物质:气体、中子、质子、电子、亚原子、星际尘埃
能量:辐射、引力、热量

黑洞的内部结构是什么

黑洞是广义相对论所预言存在的一类特殊天体,实验上也已经发现它存在的迹象.那么,黑洞的内部究竟是一幅怎样的图景呢 黑洞的定义本身自然排除了利用光速通信来探测其内部的可能性.由于黑洞内部的时空极度弯曲,任何物理信号(包括光信号)都无法从黑洞中逃逸出来,粒子在黑洞内部只能向黑洞的中心运动,别无选择.然而,如果黑洞真的存在,那么它的内部就应当是可探测的,而不应是永远无法触及的禁地.下面我们将说明,利用量子超距通信(即量子超光速通信)可以探测黑洞的内部.
我们知道,量子超距通信是一种非连续,非定域的通信方式,信息的传递不经过空间.即使黑洞不允许连续传播速度最大的光信号从内部穿越视界而出,它却无法阻挡非连续的超距信号.超距通信只与收发两地的局部时空情况有关,而与其间的时空结构无关.即使其间存在无穷大势垒,超距通信也可以进行,更不用说黑洞的有限视界.理解这个结论的另一种简单方法是,将超距信号看作是具有无穷大速度的信号.根据广义相对论,尽管速度小于等于光速的信号无法从黑洞内部出来,但是具有无穷大速度的信号却可以.原则上,利用超距通信可以探测黑洞内部的所有区域.考虑到量子坍缩过程的影响,实现超距通信的纠缠粒子对的初始能量越小,就越容易探测到黑洞的中心区域.
由于黑洞内外的时空度规(相对于本地的自由落体参照系)都是有限的,黑洞内外区域之间的时间流逝是可比较的.例如,在黑洞视界内外附近的两个自由下落的参照系几乎是相同的.因此,同时处于黑洞内外的粒子纠缠态的坍缩过程在各自的局域参照系内都将在有限的时间内完成.于是,超距通信的信息发送(对应于黑洞内部的粒子态的量子坍缩)和信息接收过程(对应于黑洞外部的粒子态的量子坍缩)都可以在有限的时间内完成.此外,我们必须注意,在黑洞内外超距传递的信息与粒子间相互纠缠的量子性质(如自旋)有关,而这种性质一般会受时空弯曲的影响.例如,粒子自旋的方向将受时空弯曲的影响,而两个自旋关联的粒子经过不同的弯曲时空后(如分别在黑洞内外)其关联的自旋方向将发生改变.然而,由于时空弯曲对自旋方向(和其它性质)的改变总是确定的,我们总可以通过实验重新测定自旋关联的方向.因此,时空弯曲只是影响,而并不会破坏超距通信所依据的量子关联.
基于超距通信,黑洞内外的时间流逝将成为实际可比较的.一个直接结果是,利用这种超距通信外部观察者可以看见物体进入黑洞的整个过程.我们知道,如果利用通常的光信号通信,外部观察者将会发现物体(如探测器)永远也穿越不了视界,更进不了黑洞内部.然而,这种现象是由连续的光信号通信所造成的假象,它本质上是由于利用连续传播的信号来比较异地时空所导致的.当利用非连续的超距信号进行通信时,外部观察者将可以看到探测器进入黑洞内部,并可以超距获得探测器检测到的信息,从而对黑洞内部进行探测.
黑洞内部可探测的一个有趣结果是,彭罗斯的宇宙监督假设将是不正确的.黑洞内部无法存在奇点,因为通过量子超距通信奇点可以与外界发生作用,从而导致黑洞外部正常物理预测的不确定性.
最后,我们对黑洞信息丢失问题做一点分析.我们知道,在视界附近由时空弯曲产生的正反粒子对导致了黑洞辐射,其中一个粒子进入黑洞,另一个粒子离开黑洞.在开始时,这两个粒子处于相互纠缠的纯态;当进入黑洞的粒子越来越接近黑洞中心时,两个粒子态之间的能量差将越来越大,从而将很快发生不可逆转的量子坍缩,即两个粒子的纠缠态将变成相互独立的乘积态.粗略的计算显示,当粒子到达黑洞半径的一半时,能量差约为粒子的初始能量.例如,对于一个电子,这一能量差约为电子的静能,相应的坍缩时间为8秒.因此,进入黑洞和离开黑洞的两个纠缠粒子将最终由于量子坍缩而失去纠缠,即由纯态演化为混合态.可以说,黑洞是将量子纯态变为混合态的自然机器.这一由量子坍缩引起的转变明显违反正常量子演化的幺正性.它不仅导致信息的损失,并且也导致(由正反粒子对形成的)黑洞辐射是完全随机的热辐射.看来,由于量子坍缩过程的不断发生,信息在黑洞辐射的过程中不断丢失,直到黑洞的质量达到最小的质量单元.因此我们发现,量子坍缩过程是导致黑洞信息丢失的原因.这为黑洞信息丢失问题提供了一个解答.
如果黑洞理论家们不同意这个看法,那么他们就得承认自己是形而上学研究者或神学家了.
由于粒子波包的量子扩散,这种改变也会具有一定的不确定性.但是,原则上这种不确定性仍是可控制的.
对,球体中心一个称为奇点的地方,,或许那里已经是不属于宇宙了。。。。。。。。。至少那里密度无比大连一点空间都没有(没空间是宇宙吗?),应该连原子都没空间容纳。。这些都只是猜测,现在没人能告诉你真正的答案~

黑洞内部究竟是什么构造?

宇宙中的巨无霸——黑洞,它究竟是由什么构成的?

黑洞是目前已知的宇宙中最迷人、最神秘的天体之一。人们认为,黑洞中隐藏着许多关于时间和空间运作规律的秘密,甚至有人主张,有朝一日可以用黑洞来制造穿越星系的虫洞。但是,这样令人难以置信、极具破坏性和标志性的自然力量究竟是如何产生的?这里是Unveiled频道,让我们来回答一些不同寻常的问题:黑洞是由什么构成的?

黑洞是如此奇怪和强大,给人的感觉就像科幻小说中那种几近虚构的概念一样。但黑洞确实存在于宇宙中,并且对我们的现实生活来说至关重要!然而,由于黑洞的神秘特性,科学家们甚至很难探测到它们,研究更无从谈起。所有接近黑洞的光线都会被吸入其中,因此,唯一确认黑洞位置的方法就是观察其与周围物质的相互作用。也就是说,如果一个黑洞周围没有任何东西与它产生相互的影响,我们就完全无法得知它的存在!

事实上,人们认为大多数恒星黑洞都是孤立存在的,也就是说,这些黑洞无法被探测到,因此我们全然无法得知其存在。对于未来的星际太空旅行者来说,这也许是一件可怕的事情:一个未被注意到的黑洞有可能害死他们。况且,宇宙中遍布黑洞,这样的情况未必不会发生……我们没有办法直接计算出黑洞的位置或数量,但我们知道它们是由某些特定类型的恒星形成的,据此估计,仅仅在我们的银河系中就可能存在着一千万到十亿个黑洞。

黑洞由坍塌的恒星形成,但不是任何恒星都能形成黑洞。受恒星质量影响,不同的恒星会经历不同的变化过程,只有质量足够大的恒星才能在生命周期的最后形成黑洞。恒星最初是通过燃烧其核心的燃料来维持活跃的,当燃料耗尽后,由于自身的重力影响,恒星会收缩、爆炸进而毁灭,并最终变成一个恒星黑洞。

最小的是这些令人难以置信的结构,且根据NASA的说法,它们的体积和一个原子一样大,但质量却相当于一座山。但是,正如一些特大质量黑洞的名字,它们有着极大的质量(可能是太阳的数十亿倍)。即使是专家也不能百分之百确定其形成过程。它们可能由数千个较小的黑洞并合而成,也可能只是一个黑洞吞噬了相较它应当吞噬的更多的物质。还有理论认为特大质量黑洞是由暗物质形成的,但无论如何,这些庞大而无序的结构通常都被发现于星系中心。

从理论上讲,黑洞的类型中也应该存在一个“中间地带”,即一个比恒星质量大、但又没有大到能被归类为特大质量的黑洞,但我们还没有最终证明这一观点。因此,目前的科学结果与人们普遍的理解一致,即黑洞只是由恒星形成的,最开始是超新星的产物。但是,我们真的能说黑洞是由恒星构成的吗?

卡尔·萨格安在谈到人类时曾说过一句名言:“我们是由恒星物质组成的”,意思是构成人类的元素,如碳、氢、氮和氧,都来自于恒星变成超新星并将它们散布到宇宙的过程。因此,在这个层面上,我们是由和黑洞一样的物质组成的,都是恒星自我毁灭的分支,但人类和黑洞的对比也就到此为止。虽我们然知道很多关于人体运转工作的知识,但对黑洞是如何运作的却知之甚少,甚至对其中心发生的事情尚未有充足的把握。

问题是,因为任何足够接近黑洞的物质都会被吞噬并消失,所以实际它的大部分区域并未由任何物质组成。在黑洞可怕而不同寻常的内心深处,是巨大的时空畸变。它们将大量物质以令人难以置信的密度压缩到一个超乎想象的小点上。黑洞颠覆认知的实例如此之多,以至于我们对传统物理学的理解在黑洞中心或奇点附近崩塌了。然而,反过来谈论这个问题,我们又可以说黑洞实际上由任何物质组成。它们由坍缩星形成,坍缩星又是由气体和坍塌的星云形成的。

这些是基本的宇宙学过程,但若将它们回溯得足够远的话,它们——连同宇宙中的其他一切——都是从相同的原料开始的。理论上,如果你有办法把物质压缩得足够深,你就可以把任何东西变成一个黑洞。这根本就不可能,甚至在物理上和实际上都是不可能的。但这个想法来源于卡尔·史瓦西提出的史瓦西半径的概念。它给出了一个方程式,用来计算一个东西必须压缩到多深才能变成黑洞。

最终,如果一个物体的物理半径被压缩到小于它的史瓦西半径,那么它就会做到这一点!所以,极端假设地说,如果我们所有的质量都被压缩得足够深的话,任何东西都可能是黑洞:像建筑物啦、 汽车 啦、棒球啦、铅笔啦,甚至是人类自己。地球也有可能会变成一个黑洞,但在此之前,它所有的质量都必须被压缩成一个只有8.7毫米的小点。然而在现实中,我们不必担心。除非地球以某种方式变得比现在大得多,否则在自然界中不可能出现由地球引发的黑洞。

甚至我们的太阳的大小也不足以去形成一个黑洞。这并不是说这些生活中看似标准的事实阻碍了人们制造自己的小黑洞——抑或是其变体。例如,在2021年,物理学家杰夫·斯坦豪尔用声波而不是光创造出了模拟黑洞,从而绕过了这个看似不可能的问题。这是一个声音无法逃脱的地方,相对而言这是一个更简单的概念,但仍然令人印象深刻!如果说有什么不同的话,那就是像斯坦豪尔这样的努力表明了真正的黑洞是多么神秘,而我们自己却没有办法一瞥。

我们所知道的是,黑洞最初是由普通物质形成的,但只有当其形成宇宙中最大的恒星时,也只有当这些恒星坍缩时才会形成黑洞。在大多数黑洞爱好者的脑子里都有一个有关暗物质的问题,但那完全是另一个谜了!在我们能够了解那些我们看不见的东西之前,它们是消亡的恒星的迷人产物。这就是黑洞的组成。你认为如何?还有什么遗漏的吗?请在评论中告诉我们。

by: G 团今天营业了吗,星繁, 是萝卜啊
本文标题: 黑洞是什么结构
本文地址: http://www.lzmy123.com/jingdianwenzhang/254834.html

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