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关于黑洞问题研究综述
关于黑洞问题研究综述
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关于黑洞探索研究综述
【摘要】
人类总是对神秘的宇宙充满了好奇心。
自从黑洞的猜想被提出以来,
众
多科学研究者纷纷致力于黑洞的探索与研究,许多与黑洞有关的理论被一一提
出。
而近几年,
我国的科学工作者也在黑洞研究史上留下了属于自己的一笔。
相
信随着研究的深入,终有一天我们会揭开黑洞那神秘的面纱。
【关键词】黑洞
研究
理论
天文学中很多研究看似和生活毫无干系,
但是却能帮助人类更好
地了解外部世界。黑洞,是研究宇宙起源的关键问题之一,自然也是
一大研究热门。黑洞是在宇宙空间中存在的一种质量相当大的天体,
是由质量足够大的恒星在核聚变反应燃料耗尽而死亡后,
发生引力坍
塌而形成。黑洞质量是如此之大,它产生的引力场是如此之强,以至
于任何物质和辐射都无法逃逸,
就连光也逃逸不出来。
由于类似热力
学上完全不反射光线的黑体,故名为黑洞。
一、有关黑洞的著名理论
1.
最早的关于黑洞的预言
(1783
年、
1796
年
最早预言黑洞的人是英国剑桥大学的学监米歇尔(
J.Michell
)
和法国科学家拉普拉斯(
P.S.Laplace
)
。
1783
年,米歇尔指出,
一个质量足够大并足够紧致的恒星会有如此强大的引力场,
以致于连
光线都不能逃逸
——
任何从恒星表面发出的光,
还没到达远处即会被
恒星的引力吸引回来。
米歇尔暗示,
可能存在大量这样的恒星,
虽然
会由于从它们那里发出的光不会到达我们这儿而使我们不能看到它
们,但我们仍然可以感到它们的引力的吸引作用。到了
1796
年,拉
普拉斯则提出:
“天空中存在着黑暗的天体,像恒星那样大,或许也
像恒星那样多。
一个具有与地球同样的密度而直径为太阳
250
倍的明
亮星球,
它发射的光将被它自身的引力拉住而不能被我们接收。
正是
由于这个道理,宇宙中最明亮的天体很可能是看不见的。
”
2.
广义相对论的黑洞理论
(
1915
年
爱因斯坦的广义相对论认为,
物质的存在会造成时空的扭曲,
人
们通常所说的万有引力就是时空扭曲的表现。
由爱因斯坦广义相对论
所推导出来的结论产生了黑洞的概念:一个核反应完全停止的星体,
无力顶住万有引力而坍缩;当原子被压破时,就会变成白矮星,而恒
星量较大时,则还会敲开原子核,变成挤成一团、密度更大百万倍的
中子星;如果坍缩的恒星质量更大时,则坍缩还会进行下去,所有物
质会无可避免、
永远坍缩下去,
所有质量将集中在一个没有大小的
“奇
异点”上。广义相对论的中心思想是质量会扭曲其附近的时空;而黑
洞本身的特质,
是为极大的质量集中在极小的区域内,
因此黑洞是一
个具有极大质量与引力的星体,其引力大到使光线路径扭曲的程度,
足以令光线无法逃跑。
3.
霍金的黑洞理论(
1975
年、
2004
年)
1975
年,霍金以数学计算的方法证明黑洞由于质量巨大,进入
其边界的(也即所谓“活动水平线”的物体)都会被其吞噬而永远无
法逃逸。黑洞形成后,就开始向外辐射能量,最终将因为质量丧失殆
尽而消失。然而在这种所谓的“霍金辐射”中并不包含黑洞中有关物
质的任何信息。一旦黑洞消失,所有信息也将全部丧失。换言之,人
类永远不可能知道黑洞里面是什么样子。
这便是所谓的
“黑洞悖论”
。
而该理论与量子物理学的理论背道而驰。
量子物理中认为类似黑洞这
样质量巨大物体的信息是不可能完全丧失的。
当时霍金认为,
可能是
黑洞强大的引力场,打破了量子物理定律。
霍金在
2004
年
7
月
21
日于都柏林举行的“第
17
届国际广义相
对论和万有引力大会”上推翻了自己坚持
30
年的理论并提出了新的
理论。他说,
30
年来,自己一直在思考不同形状、体积各异的黑洞
在无数年后会出现何种变化。
他通过计算证明,
黑洞内部最初的信息
量与最终的信息量相等。他说,
“黑洞里面不会发展出新宇宙。黑洞
只是看上去处在形成之中。
后来,
它就会向外辐射其吞噬的物质的所
有信息。不过,这些信息已经被黑洞撕碎、打破和重整了。
”
二、我国科学工作者的研究
2005
年中国科学院上海天文台沈志强研究员领衔的国际天文研
究小组,
找到了银河系中心人马座
A
*
是超大质量黑洞的确凿证据。
2009
年在国家自然科学基金和“
973
”项目的资助下,东南大学
教授崔铁军课题组在“电磁黑洞”的研究上又取得了重要进展。
他们首次使用构建的实验装置模拟了微波频段的
“电磁黑洞”
,
并
在微波频段实验验证了普渡大学科学家提出的“光学黑洞”理论
本文来源:
https://www.2haoxitong.net/k/doc/220267e84afe04a1b071de56.html
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