黑洞的秘密:天體物理學家感興趣的6個問題,比如黑洞會發光嗎?

2020-11-30 悟空科學世界

黑洞之美是令人著迷的。然而,從傳統物理學的觀點來看,什麼是黑洞呢?

好萊塢電影《星際穿越》首次展現了逼真的黑洞。黑洞的外表是通過方程計算出來的,它是由物理學家基普·索恩擔任科學顧問而完成的。以前,導演和特效創作者更多依靠的是想像力而不是科學。但是,即使在今天,黑洞是如何排列的,它們有什麼樣的性質,仍然是一個開放的問題。

就連已故的物理學家史蒂芬·霍金也是這一驚人現象的主要研究人員之一,他曾經也在不斷地推翻自己所提出的理論。此前,人們相信,黑洞能夠摧毀所有吸進來的東西。另一方面,霍金認為黑洞是通向另一個宇宙的「大門」。是這樣嗎?但科學家還沒有證實這一點。

1.黑洞會發光嗎?

不。在黑洞裡,沒有任何東西可以發光,因為它只是由扭曲的時間和空間組成的。在電影中,你可以看到黑洞周圍有發光的圓盤和閃爍的光線。事實上,這些是恆星和星雲,而黑洞扭曲了它們的光線,所以才出現了奇異的光線模式。

2.黑洞會扭曲時間,是真的嗎?

是的,如果一個人不小心掉進了黑洞裡,而且很幸運的話,那麼這個人幾乎將停止老化。就像電影《星際穿越》中的米勒一樣,他位於黑洞附近,此時的一小時相當於七個地球年。因此,如果你在遙遠的太空飛越了幾年,在這段時間裡,那地球可能就過去了數百年。

3.有沒有可能向地球發送一個信息,卻「落」在了黑洞中?

在越過事件視界後,信號是不能出來的,因為在黑洞中,一切事物都趨於一個奇點。

按照現代概念,答案則是沒有。例如,一旦你越過事件視界時,如果你手上有一個無線電發射器,那麼信號將會停止輸出。

4.空間的曲率是如何產生的?

黑洞不僅會扭曲時間,而且還會扭曲空間。它產生了一種類似於蹦床的東西,它被壓在一塊類似於沉重的石頭下面,而空間已發生了彎曲。多虧有了愛因斯坦的相對論,科學家們才發現了這個現象。可以說,愛因斯坦的相對論預言了許多宇宙現象。

5.黑洞可以是一顆大質量恆星塌縮的結果

就像一個黑洞撕裂一顆靠近它的恆星一樣。當一顆紅巨星接近一個黑洞時,黑洞的引力會拉伸和壓縮恆星。12小時之後,恆星開始嚴重變形;24小時之後,恆星就會解體,因為它自身的引力將無法抵擋這黑洞的強大引力。

眾所周知,黑洞是一顆大質量恆星塌縮的結果。這是一種恆星的死亡過程,直到恆星的核燃料耗盡,但它保持著高溫。與此同時,年輕的黑洞仍可以彎曲時間和空間,並逐漸吸收母恆星。

6.黑洞看起來像旋渦嗎?

一個快速旋轉的黑洞,在恆星的背景下移動,使其周圍的空間發生扭曲。

黑洞本身並沒有什麼,也就是說,它與物質、原子和某些基本粒子無關。時間和空間是黑洞的組成部分,並彎曲時空,最終消失。而正是由於這種空間曲率,才使得黑洞看起來像地球上的旋風或龍捲風。注意,對於旋轉的黑洞來說,這是正確的。回想一下地球上旋風的樣子,在這個過程中,其空氣是以不同的速度在旋轉,同樣,在靠近中心的黑洞中,空間旋轉得非常快,而從中心向邊緣移動的速度則相對較慢。

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