黑洞、白洞和虫洞

1、第四节：黑洞、白洞和虫洞，主要内容，黑洞的形成与寻找虫洞、虫洞和白洞的关系，1。黑洞，它们的成因和分类；黑洞的碰撞和黑洞的蒸发寻找黑洞，1。黑洞的成因和分类，概述：1)黑洞是我们宇宙中最奇怪和最神秘的物体。天文学家认为宇宙中有无数的黑洞，并且认为黑洞是一切开始的关键。目前最大和最古老的黑洞，美国斯坦福大学，2004年6月2日)黑洞是一种天体和恒星(不是“洞”)，根据现代广义相对论存在于空间。黑洞是由足够质量的恒星在核聚变反应的燃料耗尽后重力坍缩而形成的。黑洞的质量如此之大，以至于它的引力场如此之强，以至于任何物质或辐射都无法逃脱，甚至光也无法逃脱。它被称为黑洞，因为它类似于热力学中完全不反射光

2、的黑体。在黑洞周围，有一个无法探测到的事件视界，标志着一个无法返回的临界点。黑洞的质量只有太阳的3.8倍，黑洞的质量没有上限，甚至是太阳质量的几亿倍。美国天文学家在2001年4月28日发现最小的黑洞是XTE J 1650-500，直径只有25公里。原因如下：1)一颗大质量恒星在其生命的最后阶段会由于自身重力而坍缩。它自身的引力如此之大，以至于它的核心坍塌，直到它变成一个没有大小和密度的数学点。在这一点周围，有一个叫做地平线的区域，直径只有几公里，那里的重力非常强，任何东西，甚至光，都无法逃脱。这是一个黑洞。(3)在大爆炸的早期，宇宙的压力和能量是如此之大，以至于一些小块物质被压缩成不同尺度和质

3、量的早期黑洞。黑洞的分类：根据质量、角动量和电荷1)史瓦西黑洞：没有电荷和旋转的最简化的球对称黑洞；2) Reslernostrum黑洞：带电荷且不旋转的球对称黑洞；3)克尔黑洞：没有电荷但旋转的黑洞；4)克尔纽曼黑洞：带电荷和旋转的黑洞。众所周知，黑洞是看不见的，所以科学家只能通过它的辐射和它对邻近恒星的引力效应来判断它的存在。一般来说，天文学家把黑洞分为两类：星形黑洞和超大质量星形黑洞。恒星状黑洞是由质量相当于几个太阳的恒星坍缩而成的，而超大质量恒星状黑洞的质量相当于十亿个太阳。银河系中心的超级黑洞和类星体。黑洞的碰撞和黑洞的蒸发，在早期，宇宙中物质的分布相对集中，它们之间的距离并不远。到

4、处漂浮的黑洞很可能会相遇，导致两个有强大引力场的天体剧烈碰撞，然后融合成一个。在一些星系中，星系中心的强大引力会使邻近的恒星和星际物质向中心移动得更近，当质量聚集到一定程度时，就会坍缩成黑洞。一些位于星系中心区域的大质量恒星死后会坍塌成小黑洞，它们有很多机会相互碰撞形成更大的黑洞。2.1黑洞的碰撞一般认为，一旦黑洞形成，它就不会转变成其他任何东西。黑洞的质量只会因为物质被吸入外部世界而增加，而不会因为物质逃逸而减少。也就是说，根据经典物理学，黑洞不能向外辐射。霍金在1974年提出了黑洞蒸发理论：根据量子力学，“粒子”可以从黑洞中逃逸。2.2黑洞的蒸发量子力学表明，整个空间充满了“虚拟的”粒子反

5、粒子对，它们不断地成对产生，分离，然后聚集在一起，相互湮灭。在黑洞存在的情况下，一对虚拟粒子中的一个会落入黑洞，而剩下的一个会失去可以与之一起湮灭的配偶。这个废弃的粒子或反粒子可以跟随它的配偶进入黑洞，但它可以黑洞的质量越小，它的引力场就越小，粒子就越容易逃逸，因此黑洞粒子的发射率和表面温度就越高。从黑洞辐射粒子会导致黑洞质量下降，进而导致辐射速率和温度上升，因此黑洞质量下降得更快。当黑洞的质量变得非常小时，它将在一次相当于数百万颗氢弹的大规模发射中结束它的历史。白矮星：也称为简并矮星，它是由电子间不相容原理的排斥力支持的稳定恒星，是由电子简并物质组成的小恒星。3.寻找黑洞的特征是低光度、高密

6、度和高温的晚恒星，这被认为是低质量恒星演化阶段的最终产物。最早发现的白矮星：天狼星伴星，形成过程：在红巨星阶段结束时，由于温度和压力不足或核聚变达到铁阶段，恒星中心将停止产生能量，恒星外壳的重力将压缩恒星产生高密度天体。大多数恒星演化过程包括白矮星阶段。因为许多恒星通过新星或超新星爆炸抛出它们的外壳，一些质量稍大的恒星最终可能演化成白矮星。白矮星：处于死亡边缘的恒星的生命形式。白矮星正在形成。白矮星中没有物质进行核聚变反应，因此恒星不再产生能量，也不再因核聚变产生的热量而在重力作用下坍塌；它是由极高密度物质产生的电子简并压力支持的。在物理学中，对于没有旋转的白矮星，电子简并压力支持的最大质量是

7、太阳质量的1.4倍，这是钱德拉塞卡极限。如果白矮星的质量超过太阳质量的1.4倍，原子核之间的电荷排斥不足以抵抗重力，电子将被压入原子核形成中子星。白矮星的致密球体质量几乎与太阳相同，但其体积只有地球的体积大。由于白矮星没有燃料可以燃烧，它们通常只能通过释放储存在里面的热量来发出非常微弱的光。白矮星被认为是恒星生命的终结，我们银河系附近的大多数恒星都在一步一步地进入这个阶段，包括太阳，但只有大约3%的邻近恒星足够大，可以进一步转变成超新星。中子星，也称为玻色子，是恒星演化末期，超新星爆发后重力崩塌的少数可能终点之一。也就是说，一颗质量不足以形成黑洞的恒星在其寿命结束时会坍缩，在恒星和黑洞之间形成

8、一颗恒星，其密度比地球上任何物质的密度都高许多倍。离地球很近的中子，形成过程：当恒星核心的氢在核聚变反应中耗尽时，当它完全转化为铁时，就不能从核聚变中获得能量。没有热辐射压力支撑的外围物质会在重力牵引下迅速下落到核心，这可能导致外壳的动能转化为热能，向外爆炸产生超新星爆炸，或者整颗恒星根据局部恒星的质量不同被压缩成白矮星、中子星甚至黑洞。望远镜下的中子星，中子星与白矮星的区别：虽然白矮星的密度很大，但仍在正常物质结构所能达到的最大密度范围内：电子或电子，原子核或原子核；在中子星中，压力是如此之大，以至于白矮星中的简并电子压力再也承受不住了：电子被压缩到原子核中，同分异构体被中和成中子，因此原子

9、变成只由中子组成。整个中子星是由这样的原子核紧密结合而成的。可以说中子星是一个巨大的原子核。中子星的密度就是原子核的密度。中子星非常巨大。因为它们的质量很大，甚至光线也呈抛物线散开。当一颗白矮星被压缩成一颗中子星时，这颗恒星会受到严重的压缩，因此它的组成物质中的电子会合并成质子，然后变成中子。密度：1011千克/立方厘米，是水密度的一百万倍。中子星是除黑洞之外密度最大的恒星。像黑洞一样，它们也是最重要的发现之一根据科学家的计算，当一颗老恒星的质量大于十个太阳的质量时，它最终可能变成中子星，而一颗质量小于十个太阳的恒星只能变成白矮星。黑洞，像白矮星和中子星一样，从理论上预测，然后从实践中寻找。随

10、着白矮星和中子星的发现，寻找黑洞已经成为天文学家需要解决的问题。尽管黑洞不会发光，也不能被直接观察到，但它们与周围的物体相互作用，所以天文学家可以使用各种间接的方法来寻找黑洞。当一颗超新星爆炸时，恒星的核心通常会坍缩成一颗中子星，但是如果它的质量大于三个太阳，它就会变成一个黑洞。人们普遍认为寻找黑洞的最好方法是从x光双星开始。如果双星系统中一颗发出强X射线的子星是不可见的，并且根据另一颗可见子星的轨道运动可以估计出，不可见子星的质量远远大于中子星的质量上限，那么发出X射线的天体就不应该是中子星，而可能是黑洞。黑洞只有在靠近另一颗恒星时才会被发现。黑洞的强大引力将它附近的恒星气流高速吸向自身。它

11、就像一口无底的深井，吸干周围的一切。气体涌入黑洞，在黑洞周围形成一个称为吸积盘的漩涡。气体之间的强烈摩擦使旋转的气体升温并发出强光。最热的部分达到1亿摄氏度，这些气体在落入黑洞时会发出x光。黑洞吞噬恒星，黑洞吞噬恒星。现在，天文学家已经用这种方法确定了许多黑洞候选者，最好的候选者是天鹅X-1，它是发射这种强大的X射线的双星系统之一。正如霍金所说，对这种现象最好的解释是，物质从可见恒星的表面被炸飞，当它落到不可见的伴星时，它发展成螺旋轨道，变得非常热，并发出x光。黑洞、具有强引力的黑洞和天鹅X-1中的黑洞发出的强x光吞噬了蓝色超级巨星。人类从遥远的外太空(除了太阳)发现了第一个x光源，这也是迄今

12、为止从地球上监测到的最强的x光源之一。然而，钱德拉空间天文台在2011年6月再次探测到了这个X射线源。1964年，美国天文学家里卡尔多贾科尼从天鹅座探测到了X射线源，天鹅座是一个由蓝色超级巨星(HDE226868)和一颗致密恒星组成的双星系统，这颗恒星被证实是一个质量约为太阳8.7倍的黑洞。离地球6000光年。黑洞的巨大引力甚至扭曲了空间和时间。物理学定律在黑洞的中心已经失去了意义。没有人能看到黑洞的内部，但是数学家可以证明这一点。计算的结果可能远远超出人们的想象，黑洞可能是通向其他宇宙的大门。爱因斯坦把空间比作有弹性的平面，比如气球皮。如果你把一个球放在这架飞机上，它会有一个凹痕。球越重，凹

13、陷越深。人们生动地称这种重力为重力。如果物质被重力吸进井内，它将永远告别宇宙，并可能以另一种形式出现在井的另一端。黑洞是一个具有强大引力和理论存在的宇宙物体。白洞也是理论预测的天体。它的理论基础是物质世界的对称性：也就是说，世界上任何物质都会有一个与之对称的反物质。例如，已经证明电子和反电子、质子和反质子大小相等，正负相反，并且完全对称。如果他们相遇，他们将被消灭。如果有一个叫做黑洞的物体，其中有东西可以掉进去，但不能掉出来，那么应该有另一个物体，其中有东西可以跑出来，但不能掉进去。人们称后者为白洞。白洞和黑洞是对称的。在所有关于黑洞的方程式中，在时间量上加上负号适用于白洞。白洞也有地平线。与

14、黑洞相反，所有的物质和能量都不能进入白洞的视界，而只能从它的视界中排出。白洞是宇宙中的喷射源，它以与黑洞吞噬物质相反的方式向外界喷射物质和能量。宇宙创造的大爆炸理论描述了我们现在在宇宙中观察到的一切都起源于137亿年前的一个物质奇点。这个奇点与白洞描述的概念非常一致。然而，目前白洞只是一个理论模型，还没有被观测所证实。它是否存在还有待于将来进一步探索。虫洞作为时间隧道中的“虫洞”，越来越受到人们的关注。这是因为它是星际旅行的捷径。例如，从地球飞向最近的恒星，比邻星，半人马座，将需要4光年，但只需要几个小时就能穿过虫洞。那么，什么是虫洞？这应该从BIGBANG的理论和爱因斯坦的广义相对论开始。根

15、据爱因斯坦的广义相对论，黑洞是通向另一个宇宙的大门，所有穿过黑洞的物质都将进入外层时空。科学家们认为，我们的宇宙可能通过黑洞与其他宇宙相连，其他宇宙也将彼此相连。所谓的“虫洞”是连接不同宇宙或同一宇宙中不同地方的隧道。物质可以通过这条隧道进入不同的宇宙或同一宇宙中的不同地方。此外，虫洞一端的时间可能与另一端的时间不一致。根据爱因斯坦的广义相对论，时间和空间不能没有物质而存在。空间的曲率是由它所包含的物质或与物质等价的能量决定的。我们的宇宙本身是一个高度扭曲的多重连接的时空，但是“虫洞”很难找到。一个更有创意的观点是，人们可以尝试创造“虫洞”。虽然对虫洞的研究才刚刚起步，但它已经引起了越来越多的人的兴趣。因为人们认识到，“虫洞”不仅可