黑洞 幻灯片
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(精选幻灯片)黑洞ppt
2020/2/4
13
问：为什么有粒子跑出？
霍金辐射
在“真空‘的宇宙中，根据海森堡测不准原理，会在瞬 间凭空产生一对正反虚粒子，然后瞬间消失，以符合 能量守恒。在黑洞视界之外也不例外。霍金推想，如 果在黑洞外产生的虚粒子对，其中一个被吸引进去， 而另一个逃逸的情况。如果是这样，那个逃逸的粒子 获得了能量，也不需要跟其相反的粒子湮灭，可以逃 逸到无限远。在外界看就像黑洞发射粒子一样。这个 猜想后来被证实，这种辐射被命名为霍金辐射。由于 它是向外带去能量，所以它是吸收了一部分黑洞的能 量，黑洞的质量也会渐渐变小，消失。
2020/2/4
15
Part.6 人造黑洞
欧洲大型强子对撞机（LargeHadronCollider，简称 LHC）被称为世界规模最庞大的科学工程，它将利用 高速粒子束相撞产生的巨大能量，重建“大爆炸”发 生后的宇宙形态。然而欧洲和美国的反对人士分别向 当地法院提出起诉，要求叫停或推迟这个项目，他们 的理由是，LHC能产生危险的粒子或者微型黑洞，从 而毁灭整个地球。
1796年，法国物理学家拉普拉斯曾预言：“一个质量如250 个太阳，而直径为地球的发光恒星，由于其引力的作用， 将不允许任何光线离开它。由于这个原因，宇宙中最大的 发光天体，却不会被我们看见”。拉普拉斯依据牛顿万有 引力定律，光由星体表面逃逸至无穷远得。
2020/2/4
4
现代物理中的黑洞理论建立在广义相对论的基础上。 由于黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直接观测到 黑洞。然而，可以通过测量它对周围天体的作用和影 响来间接观测或推测到它的存在。比如说，恒星在被 吸入黑洞时会在黑洞周围形成吸积气盘，盘中气体剧 烈摩擦，强烈发热，而发出X射线。借由对这类X射线 的观测，可以间接发现黑洞并对之进行研究。迄今为 止，黑洞的存在已被天文学界和物理学界的绝大多数 研究者所认同，天文界并不时提出于宇宙中观测发现 到已存在的黑洞。
黑洞 幻灯片PPT演示课件
光速，所以连光都跑不出来，于是射进去
的光没有反射回来，我们的眼睛就看不到
任何东西，只是黑色一片。
14
对于黑洞的研究历史
• 历史上，第一个意识到一个致密天体密度可以 大到连光都无法逃逸的人是英国地理学家John Michell。他在1783年写给亨利·卡文迪什一封信 中提出这个想法的，他认为一个和太阳同等质量 的天体，如果半径只有3公里，那么这个天体是不 可见的，因为光无法逃离天体表面。1796年，法 国物理学家拉普拉斯曾预言：“一个质量如250 个太阳，而直径为地球的发光恒星，由于其引力 的作用，将不允许任何光线离开它。由于这个原 因，宇宙中最大的发光天体，却不会被我们看见 ”。
黑洞探索的成绩有助于增强社会的凝聚力有助于激励社会的进取精神有助于吸引年轻人的科学兴黑洞是理论物理中各种极限状态的典型代表其研究具有三大意义1理论物理的大统一理论解释宇宙万物的终极理论2哲学宗教意义3现实意义研究基本粒子衍生各种民用产品比如能源类讯息类等等黑洞blackhole是根据现代的广义相对论所预言的它很容易让人望文生义地想象成一个大黑窟窿其实不然
•
参考：《宇宙新视野》11
• 2、黑洞不让任何其边界以内的任何事物 被外界看见，这就是这种物体被称为“黑 洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观 察它，只能通过受其影响的周围物体来间 接了解黑洞。虽然这么说，但黑洞还是有 它的边界，即“事件视界（视界）”．据 猜测，黑洞是死亡恒星的剩余物，是在特 殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。另 外，黑洞必须是一颗质量大于钱德拉塞卡 极限的恒星演化到末期而形成的，质量小 于钱德拉塞卡极限（约为（3× 10的30次 方）公斤）的恒星是无法形成黑洞的。
7
黑洞对周围环境的影响
• 设想在弹簧床上放置一块质量非常大的石 头代表密度极大的黑洞。自然，石头将大 大地影响床面，不仅会使其弯曲下陷，还 可能使床面发生断裂。类似的情形同样可 以在宇宙中出现，若宇宙存在黑洞，则该 处的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的 破裂叫作时空的奇异或奇点。
黑洞面面观PPT课件
.
11
第十一页，共五十七页。
恒星的形成
通常的恒星是万有引力效应将物 质聚集，同时恒星内部热核反应的大 量热能造成粒子剧烈运动形成排斥效 应，当这两种效应势均力敌时，恒星 维持平衡不会塌缩。
.
12
第十二页，共五十七页。
恒星的塌缩
随着热核反应能量逐渐耗尽，恒星 会慢慢冷却，吸引效应压倒排斥效应， 使恒星塌缩。原子的壳层被压碎，形 成原子核在电子海洋中漂浮状态。此 时电子间的斥力抵抗不住恒星自身引 力，恒星塌缩至高密度状态。
.
7
第七页，共五十七页。
附：第二宇宙速度
如果将地球质量和半径的数值 代入，便是通常所谓的“第二宇宙 速度”。它是从地球表面将一个物 体发射到地球引力场以外所具有的 最低限度的速度。
.
8
第八页，共五十七页。
黑洞（black hole）
直到1915年爱因斯坦提出广义相对论之前， 一直没有关于引力如何影响光的协调的理论。 又过了很长时间，这个黑洞的模型才被理解。 在没有任何观测到的实际证据证明其理论是正 确的情形下，作为数学模型的黑洞理论已经被 发展到非常详尽的地步。
按黑洞本身的物理特性划分
.
25
第二十五页，共五十七页。
暗能量黑洞
暗能量黑洞主要由高速旋转的巨大的暗能量 组成，它内部没有巨大的质量。巨大的暗能 量以接近光速的速度旋转，其内部产生巨大 的负压以吞噬物体，从而形成黑洞。暗能量 黑洞的体积很大，可以有太阳系那般大。暗 能量黑洞是星系形成的基础，也是星团、星 系团形成的基础。
从上式中不难看出，质量越大、半径越小 的球体，其逃逸速度越大，如果令球体半径
R＜
则有 v逃＞c
这意味着什么呢？如果假定光也同一般物体一
黑洞白洞和虫洞优质PPT课件
为温度、压力不足或者核 融合达到铁阶段而停止产
生能量，恒星外壳的重力
会压缩恒星产生一个高密
度的天体。
白矮星
•大部分恒星演化过程都包含白矮星阶段。由于很多恒星
会通过新星或者超新星爆发将外壳抛出，一些质量略大
的恒星也可能最终演化成白矮星。
年轻白矮星 一对投石器
固定轴环绕 白矮星吃彗星
正在形成的白矮星
• 星系中心区域的一些大质量恒星死亡后坍缩成小黑洞，它
们有许多机会相互碰撞而形成更大的黑洞。
2.2 黑洞的蒸发：
• 一般认为，黑洞一旦形成就不会转化为别的什
么东西。黑洞的质量只会因吸进外界的物质而 增加，绝不会因逃脱物质而减少。也就是说， 按照经典物理学，黑洞是不能向外发出辐射的。
• 1974年霍金提出黑洞蒸发理论：按照量子力学，
• 中子星：又名波霎，是恒星演
化到末期经由重力崩溃发生超新 星爆炸之后，可能成为的少数终 点之一。即质量没有达到可以形 成黑洞的恒星在寿命终结时塌缩 形成的一种介于恒星和黑洞的星 体，其密度比地球上任何物质密 度大相当多倍。
非常靠近地球 的中子
• 形成过程：
• 恒星在核心的氢于核聚变反应中耗
尽，完全转变成铁时便无法从核聚 变中获得能量。失去热辐射压力支 撑的外围物质受重力牵引会急速向 核心坠落，有可能导致外壳的动能 转化为热能向外爆发产生超新星爆 炸，或者根据局恒星质量的不同， 整个恒星被压缩成白矮星、中子星 以至黑洞。
• 由于黑洞质量越小，其引力场就越小，粒子
逃逸的过程就变得越容易，因此黑洞粒子的 发射率及其表面温度就越大。
• 黑洞向外辐射粒子导致黑洞质量减小，进一
步导致了辐射速率和温度的上升，因而黑洞 的质量就减小得更快。当黑洞的质量变得极 小的时候，它将在一个巨大的、相当于千百 万颗氢弹爆炸的发射中结束自己的历史。
小学天文课——黑洞PPT课件
神秘的黑洞
-
1
课题提出的背景
探索是人类天然的兴趣，飞行是人类天然的爱好。 任何有关宇宙和探索的话题都能引起整个社会的巨大兴 趣。黑洞探索的成绩有助于增强社会的凝聚力，有助于 激励社会的进取精神，有助于吸引小学生对科学的兴趣。
-
2
-3ຫໍສະໝຸດ -4什么是黑洞？
-
5
一、黑洞的概念
黑洞（Black hole）是现代广义相对论中，宇宙空间内存 在的一种密度极大体积极小的天体。
-
6
奇妙之旅：
黑：表明它不会向外界发射或反射任何光线
洞：是任何东西只要一进入它的边界，就会被它吸进去，就 别 想“爬”出来，连跑的最快的光也逃脱不掉，它就像一个真 正的“无底洞”
-
7
恒星周围的气体或气体云被黑洞吞噬时被加热到很高
温度，散发出强- 烈的X射线
8
电脑模拟黑洞吞噬- 地球
9
黑洞不是一个“黑窟窿”，而是一个非常神秘 的天体：
就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就
诞生了。
-
12
黑洞的扭曲作用：
-
13
吸积 蒸发 毁灭
-
演 化 过 程 ：
14
1、吸积
黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的，这一过程被称 为吸积。“吸积”这个词来描述物质向中央引力体或者是中央延展物质系统的流 动。
-
15
2、蒸发
每个黑洞都有一定的温度，温度的高 低与黑洞的质量成反比例。也就是说， 大黑洞温度低，蒸发也微弱；小黑洞的 温度高蒸发也强烈，类似剧烈的爆发。
1、不旋转不带电荷的黑洞 2、不旋转带电黑洞 3、旋转不带电黑洞 4、一般黑洞 5、双星黑洞
-
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1
课题提出的背景
探索是人类天然的兴趣，飞行是人类天然的爱好。 任何有关宇宙和探索的话题都能引起整个社会的巨大兴 趣。黑洞探索的成绩有助于增强社会的凝聚力，有助于 激励社会的进取精神，有助于吸引小学生对科学的兴趣。
-
2
-3ຫໍສະໝຸດ -4什么是黑洞？
-
5
一、黑洞的概念
黑洞（Black hole）是现代广义相对论中，宇宙空间内存 在的一种密度极大体积极小的天体。
-
6
奇妙之旅：
黑：表明它不会向外界发射或反射任何光线
洞：是任何东西只要一进入它的边界，就会被它吸进去，就 别 想“爬”出来，连跑的最快的光也逃脱不掉，它就像一个真 正的“无底洞”
-
7
恒星周围的气体或气体云被黑洞吞噬时被加热到很高
温度，散发出强- 烈的X射线
8
电脑模拟黑洞吞噬- 地球
9
黑洞不是一个“黑窟窿”，而是一个非常神秘 的天体：
就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就
诞生了。
-
12
黑洞的扭曲作用：
-
13
吸积 蒸发 毁灭
-
演 化 过 程 ：
14
1、吸积
黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的，这一过程被称 为吸积。“吸积”这个词来描述物质向中央引力体或者是中央延展物质系统的流 动。
-
15
2、蒸发
每个黑洞都有一定的温度，温度的高 低与黑洞的质量成反比例。也就是说， 大黑洞温度低，蒸发也微弱；小黑洞的 温度高蒸发也强烈，类似剧烈的爆发。
1、不旋转不带电荷的黑洞 2、不旋转带电黑洞 3、旋转不带电黑洞 4、一般黑洞 5、双星黑洞
-
修订版黑洞——壮丽的宇宙征程PPT
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新华社发文：著作权要保护，“维权碰瓷”不可纵 容！ 新华网再评视觉中国：莫把版权变霸权
人民日报评视觉中国：质疑 是为了更好保护版权 南方周末：叮咚快评| 视觉中国，请不要做“版权 蟑螂”
2019年4月11日，针对视觉中国网站传 播违法有害信息的情况，天津市互联网信息 办公室依法约谈网站负责人，责令该网站立 即停止违法违规行为，全面彻底整改。
修订版黑 洞—— 壮丽的 宇宙征 程PPT
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网友锐评
它盈利靠的不是打赢官司，而是赌对方打不起官 司只能跟它和解，数字版权界的仙人跳而已。有法律人 士说了，这种无版权图片索赔的行径为敲诈勒索行为。
恭喜视觉中国成为第一个被黑洞吸走的企业！ 当 你在凝视黑洞，黑洞也在凝视你。
人类向宇宙深处的探索和扩 张肯定是悲壮的，但只要保持进 取心，前途一定是光明的。
—— 爱因斯坦
修订版黑 洞—— 壮丽的 宇宙征 程PPT
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人有一种能力叫潜能，它像 一粒种子能发挥人的超常遐想， 让世界从此活出最好的模样。
—— 宫崎骏
修订版黑 洞—— 壮丽的 宇宙征 程PPT
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[实用参考]黑洞.ppt
![[实用参考]黑洞.ppt](https://img.taocdn.com/s3/m/3002865b650e52ea55189882.png)
R sh
sh
C2
可算：
太阳M⊙≈2×1033克, Rsh≈3km, ρ≈1016克/cm3
5
黑洞：黑洞是时空中这样的一个区域，任何物质一旦 进入该区域，便永远不能出来。
黑洞是一种看不见的异常天体；60年代以后，成为 天文上最具诱惑力的搜索对象。与一切可见天体相 比，黑洞正是最强的引力场源，能使邻近处时空弯 曲得相当厉害，以致把任何东西都裹卷其内，甚至 光线也不能幸免。
总的来说，白洞和蛀洞还只是广义相对论的一个数学 结果，还未得到证实，而且就理论自身来看，也还有许 多问题要解决。
13
牛顿黑洞
（1）第一宇宙速度：
mv 2 R
GMm R2
v 7.9km/ s
（2）第二宇宙速度： 1 mv2 GMm v 11.2km/ s
2
R
（3）牛顿黑洞： v 2GM / R c
发后，剩余部分的质量一般仍要超过太阳质量的2倍以
上。这部分物质自身引力非常强大，从而发生急剧坍缩
的压力，但在如此强大的引力面前，无异于螳臂挡车。
随着坍缩加剧，分子、原子乃至原子核都会被挤破，最
终形成极高密度的引力中心。
9
黑洞既然看不见、摸不着，天文学家又是怎样发现和 观察它的呢？这主要是通过黑洞区强大的X射线源进行 探索的。黑洞本身虽然不能发出任何光线，但它对于 周围物体、天体的巨大引力依然存在。当周围物质被 它强大的引力所吸引而逐渐向黑洞坠落时，就会发射 出强大的X射线，形成太空中的X射线源。通过对X射线 源的搜索观测，人们可找到黑洞的踪迹。
更有趣的是，有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接 到达地球，它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞 的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗 恒星的“脸”，还同时看到它的侧面、甚至后背！
黑洞图文-PPT精品文档
现代物理中的黑洞理论建立在广义相对论的基础上。
由于黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直接观测到 黑洞。然而，可以通过测量它对周围天体的作用和影 响来间接观测或推测到它的存在。比如说，恒星在被 吸入黑洞时会在黑洞周围形成吸积气盘，盘中气体剧 烈摩擦，强烈发热，而发出X射线。借由对这类X射线 的观测，可以间接发现黑洞并对之进行研究。迄今为 止，黑洞的存在已被天文学界和物理学界的绝大多数 研究者所认同，天文界并不时提出于宇宙中观测发现 到已存在的黑洞。
问：为什么有粒子跑出？
霍金辐射 在“真空‘的宇宙中，根据海森堡测不准原理，会在瞬 间凭空产生一对正反虚粒子，然后瞬间消失，以符合 能量守恒。在黑洞视界之外也不例外。霍金推想，如 果在黑洞外产生的虚粒子对，其中一个被吸引进去， 而另一个逃逸的情况。如果是这样，那个逃逸的粒子 获得了能量，也不需要跟其相反的粒子湮灭，可以逃 逸到无限远。在外界看就像黑洞发射粒子一样。这个 猜想后来被证实，这种辐射被命名为霍金辐射。由于 它是向外带去能量，所以它是吸收了一部分黑洞的能 量，黑洞的质量也会渐渐变小，消失。
黑洞概念来自具体形成过程 当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料
（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有 足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之 下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体， 重新有能力与压力平衡。 质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则 有可能形成中子星。而根据科学家的计算，中子星的总质量 不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值，将再没有什 么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。根据 科学家的猜想物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为 一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径 一旦收缩到一定程度（史瓦西半径），正象我们 黑洞上面介绍的那样，巨大的引力就使得即使光也无法向外 射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。
神奇的数字黑洞幻灯片课件
5510。
⑥将新数不断重复步骤⑤ 的做法。5510 134 123
3、数字黑洞“123”
再任意写一个大数，如：14741029
1 4 7 4 1 0 2 9 偶奇总
第一次结果: 448 第二次结果: 303 第三次结果: 123
换一个数再试试!
还有没有其他的数字黑洞呢？
同学们，神奇的数学王国等待 你们去发现、去探索，有新奇 的东西别忘了和大家分享哦！
随便找个数，如297，三个位上的数从小到大和从大到 小各排一次，为972和279
972-279=693 按上面做法再做一次
963-369=594 再做一次， 954-459=495
请同学们任选三个数字按上述步骤试一 试，看看是否会落入495这个神奇的黑洞。
3、数字黑洞“123”（偶奇总）
• 数学中的123就跟英语中的ABC一样平凡和简单。然而， 按以下运算顺序，就可以观察到这个最简单的黑 ②偶：数出这个数中的偶数个数，在本例中为2，4，6，8，
0，总共有 5 个。 ③奇：数出该数数字中的奇数个数，在本例中为1，3，5，7，
9，总共有 5 个。 ④总：数出该数数字的总个数，本例中为 10 个 ⑤ 新数：将答案按 “偶-奇-总” 的位序，排出得到新数为：
神奇的数字黑洞
1、四位数黑洞“6174”
请大家看一看下面的这几道算式：
9863－3689=6174； 8532－2358=6174； 7311－1137=6174； 6640－0466=6174； 6200－0026=6174； 7421－1247=6174； 9973－3799=6174； ……
发现它们的神奇之处了吗？
1、四位数黑洞“6174”
请随便写出一个四位数，这个数的四个数字有相同的也 不要紧，但这四个数不准完全相同或有完全相同趋向 （例如 3333、7777、7337等都应该排除）
⑥将新数不断重复步骤⑤ 的做法。5510 134 123
3、数字黑洞“123”
再任意写一个大数，如：14741029
1 4 7 4 1 0 2 9 偶奇总
第一次结果: 448 第二次结果: 303 第三次结果: 123
换一个数再试试!
还有没有其他的数字黑洞呢？
同学们，神奇的数学王国等待 你们去发现、去探索，有新奇 的东西别忘了和大家分享哦！
随便找个数，如297，三个位上的数从小到大和从大到 小各排一次，为972和279
972-279=693 按上面做法再做一次
963-369=594 再做一次， 954-459=495
请同学们任选三个数字按上述步骤试一 试，看看是否会落入495这个神奇的黑洞。
3、数字黑洞“123”（偶奇总）
• 数学中的123就跟英语中的ABC一样平凡和简单。然而， 按以下运算顺序，就可以观察到这个最简单的黑 ②偶：数出这个数中的偶数个数，在本例中为2，4，6，8，
0，总共有 5 个。 ③奇：数出该数数字中的奇数个数，在本例中为1，3，5，7，
9，总共有 5 个。 ④总：数出该数数字的总个数，本例中为 10 个 ⑤ 新数：将答案按 “偶-奇-总” 的位序，排出得到新数为：
神奇的数字黑洞
1、四位数黑洞“6174”
请大家看一看下面的这几道算式：
9863－3689=6174； 8532－2358=6174； 7311－1137=6174； 6640－0466=6174； 6200－0026=6174； 7421－1247=6174； 9973－3799=6174； ……
发现它们的神奇之处了吗？
1、四位数黑洞“6174”
请随便写出一个四位数，这个数的四个数字有相同的也 不要紧，但这四个数不准完全相同或有完全相同趋向 （例如 3333、7777、7337等都应该排除）
黑洞ppt课件
。
1971年，科学家们通过观测 双星系统的变化，间接证明了
黑洞的存在。
2019年，科学家们通过事件 视界望远镜观测到了黑洞的照
片，证实了黑洞的存在。
黑洞的类型
01
02
03
恒星型黑洞
由大质量恒星坍缩形成， 质量在数倍到数十倍太阳 质量之间。
超大质量黑洞
存在于星系中心，质量可 达数十亿倍太阳质量或更 高。
03
CATALOGUE
黑洞的影响
对星系形成的影响
星系形成
黑洞强大的引力可以影响其周围的星 体运动，甚至影响星系的形成。在某 些情况下，黑洞的存在可能导致星系 无法形成或改变其演化路径。
星系演化
黑洞通过吞噬星体和气体，可以影响 星系的演化过程。在某些情况下，黑 洞的强大引力可能会加速星系内部的 星体碰撞和合并过程。
黑洞ppt课件
目录
• 黑洞简介 • 黑洞的特性 • 黑洞的影响 • 黑洞的探索与观测 • 黑洞与相对论 • 科幻作品中的黑洞
01
CATALOGUE
黑洞简介
黑洞的定义
黑洞是一种极度密集的天体，其引力强大到连光也无法逃逸。
黑洞的形成与恒星坍缩有关，当一颗质量足够大的恒星燃烧殆尽后，其核心会坍缩 成黑洞。
高能辐射防护
直接观测黑洞会面临高能 辐射和X射线等有害物质的 威胁，需要采取有效的防 护措施。
黑洞研究的未来展望
发展更先进的观测技术
随着科技的发展，未来有望发展更先进的观测技术，如更高分辨 率的望远镜和更灵敏的探测器。
深入研究黑洞与宇宙演化
通过更深入地研究黑洞的性质和宇宙演化，有望揭示更多关于宇宙 奥秘的答案。
04
黑洞的奇洞与量子力学
量子力学与黑洞的结合是现代理论物 理学的重要课题。
1971年，科学家们通过观测 双星系统的变化，间接证明了
黑洞的存在。
2019年，科学家们通过事件 视界望远镜观测到了黑洞的照
片，证实了黑洞的存在。
黑洞的类型
01
02
03
恒星型黑洞
由大质量恒星坍缩形成， 质量在数倍到数十倍太阳 质量之间。
超大质量黑洞
存在于星系中心，质量可 达数十亿倍太阳质量或更 高。
03
CATALOGUE
黑洞的影响
对星系形成的影响
星系形成
黑洞强大的引力可以影响其周围的星 体运动，甚至影响星系的形成。在某 些情况下，黑洞的存在可能导致星系 无法形成或改变其演化路径。
星系演化
黑洞通过吞噬星体和气体，可以影响 星系的演化过程。在某些情况下，黑 洞的强大引力可能会加速星系内部的 星体碰撞和合并过程。
黑洞ppt课件
目录
• 黑洞简介 • 黑洞的特性 • 黑洞的影响 • 黑洞的探索与观测 • 黑洞与相对论 • 科幻作品中的黑洞
01
CATALOGUE
黑洞简介
黑洞的定义
黑洞是一种极度密集的天体，其引力强大到连光也无法逃逸。
黑洞的形成与恒星坍缩有关，当一颗质量足够大的恒星燃烧殆尽后，其核心会坍缩 成黑洞。
高能辐射防护
直接观测黑洞会面临高能 辐射和X射线等有害物质的 威胁，需要采取有效的防 护措施。
黑洞研究的未来展望
发展更先进的观测技术
随着科技的发展，未来有望发展更先进的观测技术，如更高分辨 率的望远镜和更灵敏的探测器。
深入研究黑洞与宇宙演化
通过更深入地研究黑洞的性质和宇宙演化，有望揭示更多关于宇宙 奥秘的答案。
04
黑洞的奇洞与量子力学
量子力学与黑洞的结合是现代理论物 理学的重要课题。
黑洞 幻灯片
在黑洞附近创生的一对粒子其中一个反粒子会被吸入黑洞而正粒子会逃逸由于能量不能凭空创生我们设反粒子携带负能量正粒子携带正能量而反粒子的所有运动过程可以视为是一个正粒子的为之相反的运动过程如一个反粒子被吸入黑洞可视为一个正粒子从黑洞逃逸
1.黑洞的形成
2.虫洞？！
依据爱因斯坦的广义 相对论，引力使时空 弯曲
黑洞的形成
•
黑洞（Black hole）是根据现代的广 义相对论所预言的，在宇宙空间中存 在的一种质量相当大的天体。黑洞是 由质量足够大的恒星在核聚变反应的 燃料耗尽而死亡后，发生引力坍缩 （达到史瓦西半径）而形成。黑洞的 质量是如此之大，它产生的引力场是 如此之强，以至于任何物质和辐射都 无法逃逸，就连光也逃逸不出来。由 于类似热力学上完全不反射光线的黑 体，故名为黑洞。在黑洞的周围，是 一个无法侦测的事件视界，标志着无 法返回的临界点。
3.黑洞的蒸发 4.未来之路
卡尔· 史瓦西黑洞
1783年，英国天文学家约翰· 米歇尔想到：如果一颗星星，当它的质量变 得连光都无法逃逸，那么这个物体从外表来看就是黑色的，所以在空间内找 到这个物体在某种意义上来说是不可能的。米歇尔把它命名为“暗星”。
但米歇尔的“暗星”的问题被遗忘了一个半世纪，直到1916年，才 重新浮上水面。德国物理学家卡尔· 史瓦西发现了爱因斯坦大质量恒星方程的 一个解，这个解指向了一个消化完能量，塌缩的恒星。这个解指出:塌缩的 恒星在回缩到一定范围内时，会形成一个“魔球”，拥有强大的重力，以至 于超过了光的逃逸速度，所以在“魔球”中，连光都无法逃离。史瓦西没有 认识到：他重新发现了米歇尔的“暗星”。 下一步，史瓦西计算了一下“魔球”的半径（即史瓦西半径）。对 于一个太阳大小的恒星，“魔球”大约3千米（对于地球，史瓦西半径大约1 厘米）。这意味着当一颗星星拥有足够的能量压缩到两英里时，就会变成 “黑星”，经过这个不能返回的极限点（即黑洞的事件视界）的任何物体， 都会被它“吞噬”掉。但因为黑洞太离奇，所以连相对论方程的提出者—— 爱因斯坦也不相信它的存在。 你所能看到的最远的距 离被称作视界 双星系统：天鹅座X-1 （可能存在黑洞）
1.黑洞的形成
2.虫洞？！
依据爱因斯坦的广义 相对论，引力使时空 弯曲
黑洞的形成
•
黑洞（Black hole）是根据现代的广 义相对论所预言的，在宇宙空间中存 在的一种质量相当大的天体。黑洞是 由质量足够大的恒星在核聚变反应的 燃料耗尽而死亡后，发生引力坍缩 （达到史瓦西半径）而形成。黑洞的 质量是如此之大，它产生的引力场是 如此之强，以至于任何物质和辐射都 无法逃逸，就连光也逃逸不出来。由 于类似热力学上完全不反射光线的黑 体，故名为黑洞。在黑洞的周围，是 一个无法侦测的事件视界，标志着无 法返回的临界点。
3.黑洞的蒸发 4.未来之路
卡尔· 史瓦西黑洞
1783年，英国天文学家约翰· 米歇尔想到：如果一颗星星，当它的质量变 得连光都无法逃逸，那么这个物体从外表来看就是黑色的，所以在空间内找 到这个物体在某种意义上来说是不可能的。米歇尔把它命名为“暗星”。
但米歇尔的“暗星”的问题被遗忘了一个半世纪，直到1916年，才 重新浮上水面。德国物理学家卡尔· 史瓦西发现了爱因斯坦大质量恒星方程的 一个解，这个解指向了一个消化完能量，塌缩的恒星。这个解指出:塌缩的 恒星在回缩到一定范围内时，会形成一个“魔球”，拥有强大的重力，以至 于超过了光的逃逸速度，所以在“魔球”中，连光都无法逃离。史瓦西没有 认识到：他重新发现了米歇尔的“暗星”。 下一步，史瓦西计算了一下“魔球”的半径（即史瓦西半径）。对 于一个太阳大小的恒星，“魔球”大约3千米（对于地球，史瓦西半径大约1 厘米）。这意味着当一颗星星拥有足够的能量压缩到两英里时，就会变成 “黑星”，经过这个不能返回的极限点（即黑洞的事件视界）的任何物体， 都会被它“吞噬”掉。但因为黑洞太离奇，所以连相对论方程的提出者—— 爱因斯坦也不相信它的存在。 你所能看到的最远的距 离被称作视界 双星系统：天鹅座X-1 （可能存在黑洞）
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对于黑洞的研究历史
• 历史上，第一个意识到一个致密天体密度可以 大到连光都无法逃逸的人是英国地理学家John Michell。他在1783年写给亨利· 卡文迪什一封信中 提出这个想法的，他认为一个和太阳同等质量的 天体，如果半径只有3公里，那么这个天体是不可 见的，因为光无法逃离天体表面。1796年，法国 物理学家拉普拉斯曾预言：“一个质量如250个 太阳，而直径为地球的发光恒星，由于其引力的 作用，将不允许任何光线离开它。由于这个原因 ，宇宙中最大的发光天体，却不会被我们看见” 。
•
1 不旋转不带电荷的黑洞。它的时空结构 于1916年由史瓦西求出称史瓦西黑洞。 • 2 不旋转带电黑洞，称R-N黑洞。时空结 构于1916-1918年由Reissner和Nordstrom 求出 • 3 旋转不带电黑洞，称克尔黑洞。时空结 构由克尔于1963年求出 • 4一般黑洞，称克尔-纽曼黑洞。时空结构 于1965年由纽曼求出。
1、
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2、黑洞不让任何其边界以内的任何事物 被外界看见，这就是这种物体被称为“黑 洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观 察它，只能通过受其影响的周围物体来间 接了解黑洞。虽然这么说，但黑洞还是有 它的边界，即“事件视界（视界）”．据 猜测，黑洞是死亡恒星的剩余物，是在特 殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。另 外，黑洞必须是一颗质量大于钱德拉塞卡 极限的恒星演化到末期而形成的，质量小 于钱德拉塞卡极限（约为（3× 10的30次 方）公斤）的恒星是无法形成黑洞的。
• 2、黑洞不会把整个宇宙都吞噬掉，目前所 有的星系中心都有一个超大质量黑洞，吞 掉整个星系是迟早的，但这也是很漫长的 过程。但星系之间的距离太遥远了，接下 来宇宙会如何演化，会停止膨胀转向收缩 吗？另外黑洞质量也不会无限制增加 • 3、如果远方星体发出的光线，经过2个以 上的黑洞恰好到达地球被我们观测到，也 是完全可能的。
物理学观点的解释
• 黑洞其实也是个星球(类似星球),只不过 它的密度非常非常大, 靠近它的物体都被它 的引力所约束(就好像人在地球上没有飞走 一样),不管用多大的速度都无法脱离。对于 地球来说，以第二宇宙速度（11.2km/s） 来飞行就可以逃离地球，但是对于黑洞来 说，它的第二宇宙速度之大，竟然超越了 光速，所以连光都跑不出来，于是射进去 的光没有反射回来，我们的眼睛就看不到 任何东西，只是黑色一片。
课题研究的内容
• • • • 什么是黑洞？ 黑洞的形成. 黑洞对周边环境的影响. 黑洞的特点.
和黑洞相关的几个问题 • 1、黑洞炸弹的威力。
• 2、黑洞的有趣现象。 • 3、太阳会变成黑洞吗？
关于黑洞的介绍
• 黑洞（Black hole）是根据现代的广义 相对论所预言的，它很容易让人望文生义 地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然。 所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的 引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出 来。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无 底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就 再不能逃出。实际上黑洞真正是“隐形” 的。
宇之表无极，宙之端无穷。 浩瀚无际的宇宙中有关黑洞的现象仍 然吸引着天文学研究者，更有待我们 的进一步的探讨。相信有关黑洞的研 究成果必定会促进科学技术的进步。
黑洞分类
分类 质量 大小 超重黑洞 ~105–1010 M太阳 ~0.001–400 AU
中介质量黑洞
~103 M太阳
~103 km ≈ R地球
恒星黑洞
~10 M太阳
~30 km
微型黑洞
up to ~M月球
up to ~0.1 mm
质量达到太阳十倍的黑洞
超大质量黑洞从吸积盘中吸积的 概念图
总结
课题提出的背景
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探索是人类天然的兴趣，飞行是人类 天然的爱好 任何有关宇宙和探索的话题都能引起 整个社会的巨大兴趣。黑洞探索的成绩有 助于增强社会的凝聚力，有助于激励社会 的进取精神，有助于吸引年轻人的科学兴 趣。
•
黑洞是理论物理中各种极限状态的典型代 表，其研究，具有三大意义 1、理论物理的大统一理论（解释宇宙万 物的终极理论） 2、哲学宗教意义 3、现实意义，研究基本粒子，衍生各种 民用产品，比如能源类、讯息类等等
黑洞的特点
• 广义相对论语言的一种特别致密的暗天 体。大质量恒星在其演化末期发生塌缩，其物质 特别致密，它有一个称为“视界”的封闭边界， 黑洞中隐匿着巨大的引力场,因引力场特别强以至 于包括光子在内的任何物质只能进去而无法逃脱 。形成黑洞的星核质量下限约3倍太阳质量，当然 ，这是最后的星核质量，而不是恒星在主序时期 的质量。除了这种恒星级黑洞，也有其他来源的 黑洞——所谓微型黑洞可能形成于宇宙早期，而 所谓超大质量黑洞可能存在于星系中央。 • 参考：《宇宙新视野》
黑洞对周围环境的影响
• 设想在弹簧床上放置一块质量非常大的石 头代表密度极大的黑洞。自然，石头将大 大地影响床面，不仅会使其弯曲下陷，还 可能使床面发生断裂。类似的情形同样可 以在宇宙中出现，若宇宙存在黑洞，则该 处的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的 破裂叫作时空的奇异或奇点。
黑洞的物理特性
1、黑洞最重要的一个物理 特性之一，就是引力透镜 作用，光线会受到黑洞引 力的作用改变运行轨迹， 这使得我们可以看到远方 星系的侧面甚至后面。如 果光线的路径经过黑洞的 引力视界，那么它将无法 逃逸。
黑洞的形成
• 当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了 中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多 了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳 巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始 坍缩，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直到 最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星 体。而当它的半径一旦收缩到一定程度（一定小 于史瓦西半径），质量导致的空间扭曲就使得即 使光也无法向外射出——“黑洞”就诞生了。