宇宙黑洞內部的時空扭曲

2020-11-22 西瑪帶你看世界

在整個銀河系,數以百萬計質量各異的黑洞在軌道上運行,它們和宇宙中其他質量的黑洞一樣,都遵循著同樣的引力規律。

只是它們完全是黑色的,而不是根據表面面積和溫度發光。無論在奇點上存在什麼存在於每個黑洞的視界之後,我們都看不到它。從黑洞內部沒有任何東西可以逃脫,甚至光也不能。我們唯一從黑洞中觀察到的光並不是來自黑洞本身,而是來自於在事件視界之外某個地方相互作用的加速物質。然而黑洞應該發射出一種非常特殊的光就是霍金輻射,這可以說是史蒂芬·霍金科學生涯中最偉大的突破。不幸的是,幾乎可以肯定的是我們永遠也探測不到它。

與你的預期相反,黑洞是一個幾百年前的概念。早在18世紀,科學家約翰米歇爾提出了一個關於太陽的輝煌的認識。如果你假設太陽是一個低密度的球體,但又想像它有更多的密度,產生一個更大質量、佔據更大體積的物體,那麼一旦你跨過了一個關鍵的門檻,光將無法從它那裡逃脫。以太陽目前的大小和質量,你必須以每秒618公裡的速度從它的邊緣脫離太陽。以每秒30萬公裡的速度傳播的光很容易做到這一點。但如果你向這個物體達到足夠多的質量,它的逃逸速度會越來越快。一旦它的速度超過30萬公裡/秒,它表面發出的光就會彎曲回到物體本身。你會創造出我們現在所知的黑洞。黑洞的質量是唯一的決定因素。在20世紀,愛因斯坦提出了廣義相對論,取代了牛頓的萬有引力理論,這一觀點獲得了新的生認可。引力不是由一種不可見的力引起的,引力將宇宙中所有的質量相互吸引到一起,依賴於它們之間的距離。相反宇宙是一種結構,其中空間和時間是它們自己不可分割的實體,時空,物質和能量的存在使時空彎曲。

根據牛頓的理論,除非外力使物體加速,否則物體總是沿直線運動,而愛因斯坦則認為,無論時空採取何種形狀,所有物體都將沿著它們所鋪設的彎曲路徑運動。物質和能量使時空彎曲,彎曲的時空告訴物質如何運動。1915年,愛因斯坦第一次提出了廣義相對論的最終版本。到1916年1月,第一個精確的解被發現。

這個解是由卡爾·史瓦西發現的,它對應於我們現在所知道的非旋轉黑洞。最初史瓦西考慮了一個非常簡單的系統一個宇宙,由廣義相對論控制,只有一個大「點」在裡面,沒有其他東西。然而,在這個系統中有大量的深層物理編碼,我們現在稱之為史瓦西解在這個領域中。

是的遠離這個質點,萬有引力的作用與牛頓的預測非常相似:萬有引力的作用幾乎與牛頓的萬有引力定律一致。

但靠近質量的地方,引力場很強的地方空間彎曲更嚴重,存在一種超出牛頓預測的「額外」引力。

如果你離得太近,你會遇到視界:一個任何東西,甚至光都無法逃脫的區域。

相關焦點

  • 若愛因斯坦的時空扭曲理論被證實,黑洞理論將被顛覆?
    在這無數未解之謎當中,黑洞可謂是最神奇的一個,一切物質經過它時都會被吸進去,但是它的本身大小並不發生改變。在廣義相對論中黑洞被定義為宇宙中存在的天氣,黑洞中的引力很大,就連光的速度也達不到黑洞的逃逸速度。(逃逸速度:脫離某一天體的引力所要達到的最小速度。)
  • 時空扭曲
    愛因斯坦預言的時空扭曲現象最近被科學家們在中子星附近觀測到,中子星是目前人類在宇宙中可以觀察到的天體中密度最大的一種。時空扭曲是愛因斯坦相對論的內容之一,目前,科學界還存在著爭議 。形成分析時空扭曲時空扭曲是因為平行宇宙在質量趨於零的物質中會形成空間錯亂,從而沒有我們能理解的時間概念。
  • 什麼是「時空扭曲」,「時空扭曲」真的可以使人穿越嗎?
    但相信大家雖然不了解「時空扭曲」但大家一定知道愛因斯坦的相對論吧,其實「時空扭曲」就是相對論裡面的內容之一,而且關於「時空扭曲」大家都會聯想到「黑洞」那這兩者到底有沒有關係呢。接下來就讓我們一起先來了解一些什麼是「時空扭曲」以及「時空扭曲」真的可以使人穿越嗎?
  • 黑洞內部極為曲折,或能扭曲時間,人類掉入黑洞有可能看到未來
    隨著人們想像力的演變與豐富,「穿越時空」這一名詞不斷地被提出,也對穿越時空有著幻想,希望能夠像電視劇裡的主人翁一樣,穿越到不同的時空之中。那麼,我們究竟有沒有可能性,穿越時空呢?黑洞,一種神秘的天體,科學家對它的研究至今還在繼續。有科學家提出了黑洞可以幫助我們穿越時空。
  • 黑洞會將時空扭曲或者吸取一些時空嗎?弄清黑洞需改變法則?
    當黑洞經過某個物質,會被吸進去,之後就再沒有出來了,令科學家十分不解,科學家曾經通過望遠鏡對其進行觀察,了解得知,黑洞不僅會吸去物質,還會造成扭曲時空,吸積物質時可釋放出強大的X射線噴射流,並由極端高能粒子流驅動,X射線輝光讓黑洞變得跟宇宙燈塔一樣,非常「明亮」。
  • 美國宇航局發布:黑洞扭曲時空的可視化影像!用兩個字形容:神奇
    看更多大美宇宙科學博科園美國宇航局發布:黑洞扭曲時空的可視化影像!用兩個字形容:神奇!這種對黑洞的新可視化表明了黑洞引力如何扭曲了我們的視野,扭曲了它的周圍環境,就像在嘉年華的鏡子裡看到的一樣。這種可視化模擬了黑洞的外觀,在黑洞中,落入的物質聚集成一種被稱為吸積盤薄而熱的結構。黑洞的極端引力使吸積盤不同區域發出的光發生傾斜,產生了畸形的外觀。
  • 宇宙黑洞會扭曲時空,人一旦跌入會怎樣,死亡還是共存
    那麼我們幻想一下,如果當人一旦掉進黑洞會發生呢?時間和空間都被扭曲,人會不會死亡呢?又或許會不會發生生死共存的可能性呢?·黑洞這個令人不可思議的天體,它在宇宙空間內存在的一種密度無限大,體積卻無限小,而且引力場也是極為強勁,所有的物理定理只要遇到黑洞都會失效。
  • 愛因斯坦時空扭曲理論證實,黑洞理論將被顛覆!
    愛因斯坦時空扭曲理論證實,黑洞理論將被顛覆!宇宙真的經歷過大爆炸?宇宙的盡頭又是什麼樣子?這些問題一直困擾著我們很多年,即使是現在的科學技術,仍無法測量出宇宙的真實大小。人類作為宇宙中的一員,對宇宙的研究中發明了很多的設備,比如射電望遠鏡的出現就讓我們對所處的銀河系有了較為詳細的了解。
  • 黑洞太恐怖!可以扭曲時空並且產生奇特幻影
    最新描述中黑洞的吸積盤擁有雙峰輪廓,黑洞恐怖的引力其實要比看到的要恐怖一萬倍甚至更多,因為這些輪廓表明黑洞在扭曲和吞噬一切物質,包括了光線和時間。所以研究人員會在黑洞周圍發現非常奇特的幻影,要知道黑洞本身吞噬光線以及射線,我們是無法發現黑洞到底是什麼樣子的,只知道黑洞很黑。
  • 黑洞內部是另一個「宇宙」,也可能是連接高維空間的通道
    黑洞的神秘我們目前只見識了冰山一角,它的內部情況依然蒙著一層面紗。可能是另一個宇宙,也可能連接著高維空間。扭曲的時空黑洞當然是看不見的,但不代表我們看不見其他物質。拍到清晰的黑洞照片無疑是件振奮人心的事,隨後科學家們又陷入了思考,黑洞裡面到底有什麼?黑洞能吞噬天體,這意味著裡面有可能是另外一個「宇宙」。
  • 黑洞、奇點、重力塌縮、時空扭曲、廣義相對論,你了解多少
    轉回正題,跟大獅子一起看宇宙黑洞的最新定論。照片公開方「事件視界望遠鏡(EHT)」計劃研究員強調,黑洞照片證實了愛因斯坦「廣義相對論」的正確性。儘管天才物理學家的理論正確描述了空間、時間、物質及重力的關係,殊不知愛因斯坦當年也曾懷疑自己所提出的黑洞設想是否正確。「黑洞理論」源於廣義相對論的見解,但「黑洞」一詞並非由愛因斯坦所造。
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    圖源:wikipedia正因如此,NASA發布了一張新的黑洞形象。這張令人著迷的動圖,是在星期三為紀念「黑洞周」而發布的,它捕獲了宇宙物質在黑洞周圍運動的磁航向。被黑洞引力捕獲的這些物質,均表現出在速度以及光線偏折上的差異性。
  • 淺論高維度空間與時空扭曲
    t為某一常數,即在某一時刻,空間為一平面,這正是我們的認知過程,同理,當時間連續變化時,我們處在三維世界中,以上可以對時空關係進行微分運算求得,這個說明我們的認知是對自然界的主觀反映,t為零的時刻不是宇宙誕生的時刻,是我們自己意識誕生的時刻,這個是關鍵,以上的數學運算是用來類比說明問題,怎樣得到一個時空扭曲的高維度空間呢?
  • 愛因斯坦預言的時空扭曲真的存在?
    愛因斯坦預言的時空扭曲現象最近被科學家們在中子星附近觀測到,中子星是目前人類在宇宙中可以觀察到的天體中密度最大的一種。時空扭曲是愛因斯坦相對論的內容之一,目前,科學界還存在著爭議。美國的科學家們稱,他們最近在中子星附近成功地觀測到了時空扭曲現象,這再次證明了愛因斯坦時空扭曲理論的正確性。美國宇航局和密西根大學的天文學家們稱,在中子星周圍觀測到一些鐵氣體的線形拖尾,證明的確存在時空扭曲,並稱可以據此推算出天體的大小限度。
  • 黑洞能使空間扭曲,人類靠近黑洞會穿越時空嗎?專家給出猜想
    黑洞能使空間扭曲,人類靠近黑洞會穿越時空嗎?專家給出猜想在宇宙中有很多值得科學家們探索研究的天體,當然科學家們一直以來也在不斷地提高著中國對於科學領域在世界上的地位,但是作為一個科學愛好者,對宇宙的奧秘還沒有更多的了解時,讓我覺得最值得觀測的就是宇宙當中的黑洞了,大家也都知道黑洞是宇宙當中引力最強的單一天體,上個月我們國家更是拍攝到了人類歷史上首張黑洞的照片,他的樣子並沒有人們猜想的那樣恐怖,反而像個甜甜圈一樣
  • 強大的引力能夠扭曲時空形成黑洞,那麼磁力呢?
    對物理感興趣的朋友可能有所了解,當大量的物質聚集在極小範圍的空間內,將會產生強大的引力,達到一定臨界值時,物質結構將會發生坍縮,進而形成黑洞。黑洞強大的引力將局部空間扭曲,曲率變為無限大,形成了一個只許進、不許出的閉合空間。而這個將黑洞內部與外部分開的界面被稱之為視界面,任何物質進入視界裡就再也出不來了,即使以光速也逃逸不出來。
  • 黑洞有兩種,理論上可以利用第二種黑洞來穿越時空!
    時至今日,「時空能夠在引力的作用下發生扭曲」早就不是只存在於書本上的理論了,大量的觀測數據都證實了這個理論的正確性。比如說科學家觀察到的「引力透鏡」現象,就是天體巨大的引力扭曲了時空,讓我們可以看見恆星側面、甚至是背面的光線。
  • 時空扭曲效應將被證實為真,人類或可憑此實現時間穿越
    愛看穿越題材作品的朋友或不會對「時空扭曲」一詞感到陌生,許多影視作品或書籍內的穿越橋段都會引入時空扭曲的元素。正是因為我們所在時空發生了扭曲,才使神秘的時空之門被打開,時空穿越才有可能得以實現。作品歸作品,在現實生命中,在我們所在的宇宙內,是否真實存在時空之門,時空又是否真的會出現扭曲的情況呢?早前,曾有科學理論指出,一個具有靜態質量的物體,在外部力量的作用,當其體積被壓縮至無限接近於零時,其內部的引力便會趨於無窮大。在這無窮大引力的作用下,事物內部的空間結構或會發生巨大改變,就連光束很可能都無法從變形的空間內逃脫。
  • 科學家稱黑洞的空間是扭曲的,那扭曲的空間是個什麼樣子的?內幕...
    其實黑洞扭曲的絕不僅僅是空間,因為在愛因斯坦的廣義相對論宇宙中空間和時間是緊密結合在一起的,也就是說黑洞周圍的時間和空間都被嚴重扭曲了 在近年來一大批優秀的科幻電影中,《星際穿越》中的黑洞無疑是最真實的,而主角一行人在超級黑洞「卡岡圖雅」周圍的星球上經歷的時間膨脹也反應出了黑洞周圍時間流逝速度與地球上時間流逝速度的不同,然而在《星際穿越》中我們並沒有看到黑洞周圍的空間被扭曲成了什麼樣子。
  • 科學家稱黑洞的空間是扭曲的,那扭曲的空間是個什麼樣子的?
    根據1915年愛因斯坦廣義相對論的引力場方程,宇宙是一個引力場,在這個場中,天體的質量決定了時空的性質,於是時空變得不均勻,而形成了時空扭曲。