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黑洞和白洞的奥秘黑洞到底是什么样的物质?还有白洞

02月12日 编辑 39baobao.com

[探索月球奥秘的手抄报的名称前4个板块]展开全部月球俗称月亮,也称太阴。月球的年龄大约也是46亿年,它与地球形影相随,关系密切。月球也有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为60-65公里。月壳下面到1000...+阅读

目前广为人知的黑洞和白洞,是广义相对论所描述的黑洞和白洞。 首先随便说说黑洞这个提法的历史。在相对论出来之前,就有人提过黑星,一个星球的引力如果足够大,使得它的逃逸速度超过了光速(注,地球逃逸速度是16。 7km/s,是光速的1/2000)。那么从它表面发出或反射的光就逃不出来,在遥远的地方看,这个星体就是黑的。但是黑星的引力并不能放止火箭之类的物质通过不断向后喷射物质而从星体表面逃出来,也不能阻止运动的物体的光从里面逃出来。

上世纪初,相对论出来后,钱德拉塞卡发现如果相对论描述的引力才是正确的话,那么引力很强的时候,星体的引力更难被平衡(和牛顿描述的引力相比)。 这使得坍缩后的星体有个最大质量,叫钱德拉塞卡极限。众所周知,恒星在能量燃烧耗尽后,最终都会坍缩。而远远大于钱德拉塞卡质量的恒心又很多很多。那么这些恒星最后会变成什么呢?于是人们不得不去考虑一些奇怪的事情。

(钱德拉塞卡极限是靠简并电子气支持的,大小是1。 4个太阳质量。人们又考虑如果电子全部被原子核俘获,形成中子星,能够产生的压力会大些。但是基于同样的原理,仍然有个极限,大小约为2个太阳质量,由于各种模型不同,具体值略有差异。要求比中子星更耐压,人们实在想不出有什么机制能办到。) 人们在直接求解广义相对论,求解真空中的爱因斯坦的场方程的话。

在球对称条件下,可以得到一个很简单的解,叫做史瓦西解。这个情况对应的物理实质是,空间出了原点处以外都是空的。只有原点处作为奇点允许有无穷密度的物质。解的具体情况由原点包含的质量决定。这个解现实出以下奇怪的特性,在某个半径(史瓦西半径)以内,光锥完全指向半径减小的方向。 也就是说在这些地方的任何一个点发出的光,必然是往半径减小的方向传播的。

由于相对论要求,任何事件的因果性联系,或者说任何物体的运动都被限制在光锥内,因此,在这些点,任何物质都只能往半径减小的方向运动。换句话说,物质一点掉入史瓦西半径,就再也出不来。 如果这样的奇特时空真实存在,那么,那里将是一个实实在在的黑洞,没有光能逃出来,也没有任何物质能逃出来。 复杂点的,也有人考虑原点处不仅有质量,还有角动量和电荷情况下的解,仍然往往能得到一个半径,在半径内光锥完全向着里面,没有任何东西能逃出来。

(所谓光锥,就是思维时空中,某一点发出的各方向的光线围成的锥形)。 在解释这个奇怪的解的时候,人们发现,只要包围的物质质量一直是不变的(这个星体坍缩不一样,坍缩总是在塌缩后某半径包围的物质比塌缩前多)。 这个解描述的时空就并不是完全的,这个解可以扩充成为一个完全解。完全解中不仅有一个物质只能掉进去的黑洞,还有物质只能出来不能进去的白洞。

另外甚至还有一个永远不能到达的第2个区域。那个区域与现实世界中间并没被割断,而是相通的。那就是最原始的虫洞。 人们于是试图以各种方式来解释这样的解中出现的这些奇怪的东西。其中的第2个区域于是被人解释成为在某些情况下可能是宇宙的另一个地方跟这个地方粘了起来。而将他们相通的虫洞则可能让人们能够实现穿越。值得注意的是,原始的虫洞是不支持任何物体穿越的,可以形象地这么说,虫洞很长,打开时间很短,连光都穿不过去洞口就关上了,任何东西试图穿越都会撞到洞壁,也就是黑洞奇点去。

不过,这个原始情况本来就只是只有奇点处有正常物体的情况。据说有人考虑某些还有极大地负的质量(反物质也是正的质量,因此这完全是假想的东西)的结构可以导致虫洞可以穿越。 即使可以穿越,虫洞另一边的2号区域到底是什么,其实也是没有任何根据的,有的只是假想。 不过,梦想也许会指引科学前进呢。 最后再重复解释一下白洞。

在广义相对论中,物质和时空的关系只能决定时空的弯曲,而不能决定时间的方向。如果把正常空间的时间反向,并没有太特别的事情发生,因为正常空间太平。 然而把黑洞周围的时间反向,那么只能进去的就成了只能出来,于是黑洞便成了白洞。黑洞和白洞的差异,只是跟外面的空间衔接的地方不同。黑洞衔接在正常空间的未来而白洞衔接在正常空间的过去。

也就是说,你跑到黑洞里去的话,你在黑洞里的生活永远在你在正常空间中的生活的未来。 而白洞相反。 至于白洞和黑洞到底是什么物质,前面说了那么多。这里挑明一下:黑洞,白洞大部分都是空的,没有物质,只有弯曲的时空。奇点出有质量,但是是什么物质,都是奇点了,没有人知道。

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