宇宙探索与科学技术和人类社会进步的关系.doc

宇宙探索与科学技术和人类社会进步的关系余炳桐北京师范大学珠海分校09工商管理摘要：论述黑洞是什么和观测研究的现状，以及探讨和黑洞与人类社会进步的关系。关键词：黑洞，现状，意义。1.什么是黑洞?它是什么天体？ 黑洞是演变到最后阶段的恒星。当恒星走完其漫长的一生后，小质量和中等质量的恒星将成为一颗白矮星，大质量和超大质量的恒星则会导致一次超新星爆发。超新星爆发后恒星如何演变将取决于剩下星核的质量。大于太阳8-25倍太阳质量的恒星，经历超新星爆发后形成中子星，由中子星进一步收缩而成，当中子星的质量超过3倍太阳质量时，有巨大的引力场，使得它所发射的任何电磁波都无法向外传播，变成看不见的孤立天体，人们只能通过引力作用来确定它的存在，故名黑洞。宇宙中的大多数黑洞都是由恒星坍缩形成的。从物理学的观点看，黑洞其实也是个星球，只不过它的密度极大，靠近它的物体都被它的引力所约束(就好像人在地球上没有飞走一样)。2.观测研究的现状。(一) 逆行的黑洞可涌出更多喷气流。黑洞既可以按照吸积盘的旋转方向转动（学名叫做顺行黑洞），也可逆转，科学家将逆转的黑洞称为逆行黑洞。几十年来，科学家一直认为黑洞旋转地越快，喷气流就越有力。日前科学家却发现，部分顺行黑洞根本就没有喷气流。最新研究发现，逆行黑洞的喷气流最多，而顺行黑洞则较少甚至没有。逆行黑洞能有较多的喷气流，主要是由于这类黑洞与其内部轨道盘的边缘处有较大空隙。(二) 美卫星在相互碰撞星系中发现黑洞活动证据。美国天文学家近日根据“雨燕”卫星的长期观测数据，发现了黑洞活动的确凿证据。新的发现证实，当星系发生碰撞时，这些黑洞可以“点亮”。 从星系中心或星系核发出的强烈辐射通常在超大质量黑洞附近产生，这种超大质量黑洞的质量大约是太阳质量的100万倍到10亿倍之间。这些活动星系核所发出的能量大约是太阳能量的100亿倍，是宇宙中最明亮的事物，它们包括类星体和耀变体。在一个活动星系中，黑洞周围通常包围着厚厚的尘埃和气体。这种尘埃和气体可以阻挡紫外线、可见光和低透力X射线。尽管从黑洞附近的温暖尘埃中所发出的红外辐射能够穿透尘埃，却容易与星系中恒星形成区的辐射相混淆。“雨燕”卫星的高透力X射线可以帮助天文学家们直接探测到活跃的黑洞。3. 观测与研究黑洞的意义(一) 对黑洞的研究同时使我们了解了大爆炸，两者在性质上基本一致，只不过大爆炸是发生在一个极大的尺度上，并且是黑洞的时间反演而已。(二) 日前在中国出世界史上第一个人造黑洞诞生。这种模拟装置目前可以吸收微波频段的电磁波，在未来，它还可以吸收光。但是除此之外，它并不能吸收任何实质的东西。不仅如此，它还能在未来用于收集太阳能。在这方面，“人造黑洞”将比世界上任何一种太阳能电池板都更高效。研究黑洞，对我们未来绿色能源使用提供了研究方向。(三) 欧洲斥资80亿建造世界上最大的强子对撞机。这为微型黑洞得诞生创造了极其有利的条件。当对撞机将质子和离子加速到接近光速时，然后撞击，便可逼真模仿宇宙起源的“大爆炸”现象，科学家希望通过“微缩版”的神秘一刻，解答宇宙最初是什么模样以及如何精确解释质量、重力和“暗物质”。人造微型黑洞可能会向我们提供进入量子世界，即亚原子世界的一个窗口，物理学的最难解之谜就蕴含其中。它可能为我们提供证据，帮助我们建立能综合观察微观量子世界的模糊理论。它还可能为我们揭开最大的科学谜团引力如此微弱的原因。此外，唯有黑洞才能回答：我们的宇宙是否飘浮在一个只有引力才能穿透的多维空间中。(四) 60多年前，爱因斯坦提出了“虫洞”理论。，“虫洞”是宇宙中的隧道，它能扭曲空间，可以让原本相隔亿万公里的地方近在咫尺。而黑洞对虫洞的关系十分密切。研究黑洞，对虫洞，第四维，光速理论研究等进一步发展至关重要。日前霍金又提出时间旅行的三条途径。虫洞：穿越第四维的通道霍金说，虫洞就在我们周围，只是小到肉眼无法看见。宇宙万物都会出现小孔或裂缝，这种基本规律同样适用于时间。时间也有细微的裂缝和空隙，比分子、原子还要小的空隙被称作“量子泡沫”，而虫洞就存在于“量子泡沫”中。有朝一日，人类也许能够捕获某一个虫洞，将它放大到足以使人类甚至宇宙飞船从中穿过。黑洞：天然的“时间机器”霍金说，时间就像是一条河流，在不同的地段会有不同的流速，而这正是实现通往未来之旅的关键。比整个银河系还要重的超大黑洞可以更明显地降低时间流逝的速度。霍金说，这种超大黑洞就像是一部天然的时间机器。如果一艘宇宙飞船进入超大黑洞，在超大黑洞内执行5年任务，返回地球时会发现已过去了10年。这种时光旅行方式的问题在于，接近超大黑洞的危险太大。光速：时空旅行的关键霍金指出，如果我们想踏上未来之旅，那么速度必须快。如果能够建造出速度接近光速的宇宙飞船，那么宇宙飞船必然会因为不能违反光速最快的法则，而致使舱内的时间放慢。霍金设想出一艘大型极速宇宙船，其速度是人类历史上速度最快的载人飞船“阿波罗”10号的2000倍。在太空飞行数年后飞船将到达其最高速度相当于光速的99%。在这一速度下，在船上待一天，就意味着在地球上度过一年。船上的乘客就是变