史瓦西黑洞!最寻常黑洞视频

1、史瓦西黑洞！最寻常黑洞视频史瓦西黑洞是什么？史瓦西黑洞就是所谓的“寻常黑洞”。 它是直接由较大的恒星演化而来的。恒星到晚期时核燃料消 耗殆尽，辐射压（光压）急剧减弱，星体在其自身引力的作 用下坍缩。若质量（指原恒星的质量）大于 3 倍的太阳，其 产物就是黑洞。在宇宙空间里，此类黑洞具多数，其最大质 量一般不超过 50 倍的太阳。简单的说，史瓦西黑洞就是太阳数十亿年后变成的黑洞模样， 至于黑洞里面是什么，我们无法得知，反正就是一头怪兽。 史瓦西黑洞史瓦西黑洞最早在 1916 年由史瓦西 （Schwarzchild） 提出来的， 史瓦西黑洞的设定是不带电不自 旋转的黑洞，黑洞中心为奇点， 黑洞的外

2、圈为事件视界， 又称史瓦西半径。时空里可能发生的事件到了事件视界上， 就好像面临了穹端极界， 停滞不变了， 对外部的观察者看来， 时间好像停止不动了。 对于一个静止不带电的史瓦西黑洞， 它的周围时空可以利用史瓦西度规描述史瓦西黑洞的区间 微分平方。 利用其可算出史瓦西黑洞的半径即事件穹界的 大小为r = 2MG / cA2 。史瓦西半径是任何具重力的质量之 临界半径。在物理学和天文学中，尤其在万有引力理论、广 义相对论中它是一个非常重要的概念。1916年卡尔史瓦西 首次发现了史瓦西半径的存在，他发现这个半径是一个球状 对称、不自转的物体的重力场的精确解。一个物体的史瓦西 半径与其质量成正比。太

3、阳的史瓦西半径约为 3 千米，地球 的史瓦西半径只有约 9 毫米。小于其史瓦西半径的物体被称 为黑洞。在不自转的黑洞上，史瓦西半径所形成的球面组成 一个视界。（自转的黑洞的情况稍许不同。 ）光和粒子均无法 逃离这个球面。银河中心的超大质量黑洞的史瓦西半径约为 780 万千米。一个平均密度等于临界密度的球体的史瓦西半 径等于我们的可观察宇宙的半径。史瓦西黑洞视频史瓦西黑 洞如何形成广义相对论认为，黑洞是大质量恒星坍缩的必然 结果。恒星是依靠内部不断进行的核聚变产生的辐射压与物 质间引力维持平衡的。 随着核燃料的逐渐减少， 平衡被打破， 恒星在引力作用下坍缩，其中质量大于太阳质量 3.2 倍的恒

4、星将坍缩为黑洞。大质量星，尺度远大于史瓦西半径，光线 几乎没有偏转，从恒星表面某一点发出的光可以朝任意方向 直接射出。表示随着恒星半径减小。时空弯曲度增大，光线 弯曲，出射光线会像喷泉中的水一样回落恒星表面，远处观 测者只能偶然看到少数逃逸出来的光子。表示随着引力坍缩 继续发展，光的“逃逸锥”不断缩小。恒星尺度减至史瓦西半 径时，所有光线均被捕获，逃逸锥关闭，黑洞形成。史瓦西 黑洞使不带电的球对称恒星坍缩形成的黑洞。从数学上来说，史瓦西黑洞就是其外部的引力场符合史瓦西 解的黑洞。史瓦西研究的是在绝对真空中完全球对称的，在 塌缩过程中没有丝毫物质异动， 不带电荷， 没有丝毫旋转的， 标准理想化恒

5、星的塌缩过程，以及它内外时空的场方程解。 史瓦西黑洞，是寻常黑洞的发祥地，它有一个视界和一个奇 点。视界，是物体能否回到外部宇宙的分界面， 在视界外面， 物体可以离开或者接近黑洞而保持安全。而在视界上，只有 光速运动的物体可以保持不进入黑洞，但是连光也无法从这 个面中逃脱。如果不幸进入了视界内部，那么就再也无法出 来或者和任何人联络了。此外，视界也是时间和空间属性颠 倒的地方，在视界内，空间是类时的，时间是类空的。奇点，是黑洞奇异性的来源，也就是黑洞中允许相对论和量 子理论同时大规模作用于同一个物体的源泉。任何接触到奇 点的物质（包括场）必然被奇点摧毁，被分解为纯粹的基本 粒子和时空单体，即使

6、是形成这个黑洞、这个视界、这个奇 点的恒星，也将被它摧毁而不再对黑洞产生任何影响。找寻 黑洞是当代天文学的一个重要课题，银河系内的恒星级黑洞 候选者有天鹅座 X-1 等。另外天文学家们还发现大星系的中 心通常会隐匿着一个百万太阳质量以上的巨型黑洞。如在超 巨星系 M87 的中心就很可能隐匿着质量达 30 亿个太阳的黑 洞。而按照大爆炸学说，在宇宙形成早期可能会产生一些质 量为 10 的 15 次方克的小黑洞。 黑洞是广义相对论预言的一 种特殊的天体。 其基本特征是有一个封闭的视界。 任何东西， 包括光在内，只要进入视界以内都会被吞噬掉。黑洞的概念最早出现是 1798 年，当时拉普拉斯根据牛顿力

7、 学计算出，一个直径为太阳 250 倍而密度与地球一样的天体， 其引力足以捕获其发出的光线而成为一个暗天体。 1939 年， 奥本海默根据广义相对论证明一个无压球体在自身引力作 用下能坍缩到直径小于某个临界半径且无自转的时候，这个 黑洞就称为球对称的史瓦西黑洞。自从史瓦西给出了爱因斯坦场方程的解以后，许多种类的黑 洞模型先后被科学家从爱因斯坦场方程的框架下产生出来。 所提出的黑洞类型，俨然形成了一个黑洞家族。其中，最为 寻常的是史瓦西黑洞，它是被研究讨论的首要成员。史瓦西 黑洞分为哪几种超大质量黑洞假如一个天体的密度为 1000 千克 /立方米（水在普通条件下 的密度），而其质量约为 1.5

8、亿个太阳质量的话， 它的史瓦西 半径会超过它的自然半径，这样的黑洞被称为是超大质量黑 洞。绝大多数今天观察到的黑洞的迹象来自于这样的黑洞。般认为它们不是由星群收缩碰撞造成的，而是从一个恒星黑洞开始不断增长、与其它黑洞合并而形成的。一个星系越 大其中心的超大质量黑洞也越大。 恒星黑洞假如一个天体 的密度为核密度(约 1018 千克 /立方米，相当于中子星的密 度)而其总质量在太阳质量的三倍左右则该天体会被压缩到 小于其史瓦西半径，形成一个恒星黑洞。微黑洞小质量的史瓦西半径也非常小。一个质量相当于喜马拉雅山 的天体的史瓦西半径只有一纳米。目前没有任何可以想象得 出来的原理可以产生这么高的密度。一些

9、理论假设宇宙产生 时会产生这样的小型黑洞。 黑洞黑洞是广义相对论预言的 一种特殊的天体。其基本特征是有一个封闭的视界。任何东 西，包括光在内，只要进入视界以内都会被吞噬掉。 黑洞 的概念最早出现是 1798 年，当时拉普拉斯根据牛顿力学计 算出，一个直径为太阳 250 倍而密度与地球一样的天体，其 引力足以捕获其发出的光线而成为一个暗天体。 1939 年， 奥本海默根据广义相对论证明一个无压球体在自身引力作 用下能坍缩到引径rg °g=2GM/(c*c)当天体的质量M大于临 界质量 Mc 时，引力坍塌后就不可能达到任何的稳态，只能 形成黑洞。黑洞只有三个特征量分别是质量M、角动量J和电荷Q。Q=0的黑洞为轴对称的克尔黑洞，J=Q=O时的黑洞为球对称的史瓦西黑洞1974 年，霍金证明黑洞具有与其温度相对应的热辐射，称 为黑洞的发射。黑洞的质量越大，温度越低，发射过程就越 慢，反之亦然。为什么叫史瓦西黑洞？卡尔史瓦西(KarlSchwarzschild ， 1873 1916 )德国天文学家、物理学家。1873 年 10 月 9 日生于法兰克福， 1916 年 5 月 11 日卒于波 茨坦。他 16 岁时写出关于三体问