黑洞与时间弯曲

序号:2021
黑洞与黑洞“不黑”
姓名：陈建军
交通运输管理学院11—2中队国际经济与贸易二班学号：2220113497
摘要：本文介绍了有关黑洞“不黑”的一些基本问题，主要围绕着黑洞“不黑”而展开，
详细介绍了黑洞的起源，黑洞的性质，黑洞的一般理论，黑洞“不黑”的缘由，科学家对黑
洞“不黑”的看法。

随着时代技术的发展，黑洞”不黑”之说越来越完善，黑洞理论也越来
越完美，直接找到黑洞的愿望是一定可以达到的。

关键词：黑洞“不黑”黑洞形成理论电磁能量
一、黑洞的前世今生
18 世纪末，随着物理学和天文学的发展，科学家们从理论上提出了黑洞的概念。

黑洞
立刻显示出巨大的魅力，历经大约两个世纪，人们对它的兴趣始终不减。

这里，我们主要对
黑洞“黑”与“不黑”方面的物理内涵及存在黑洞的有关证据进一步的探讨。

（一）黑洞的前世
1、黑洞雏形的提出。

1783年，英国一位业余天文爱好者迈克尔给卡文迪许写了一封信，在信中，他根据牛
顿引力推测；一个直径比太阳大500倍，密度和太阳一样的球体，其逃逸速速可能超过光速。

这可能是最早提出的关于黑洞的推测。

2、黑洞雏形的发展。

1789年，法国著名科学家拉普拉斯做了类似的推测：一个密度如地球而直径为太阳250
倍的发光天体，其引力如此之大，即使光也跑不出去。

该天体于是成为人们看不见的“黑洞”。

1915年，爱因斯坦发表了广义相对论后，人们对黑洞开始正式的研究。

1916年，德国科学家史瓦西在球对称情况下，求得了爱因斯坦的第一个也是最重要的
一个解，通过这个得出一个临界半径R，在这个R里面，时空弯曲是如此厉害，以至光线不
能逃逸出去，成为看不见的黑洞。

1983年，钱德拉塞卡在诺贝尔获奖仪式上定义黑洞
3、黑洞概念的产生。

综上所述，我们可以这样来描述黑洞，这是一个时空区域，其中引力场强到任何物质和
辐射都不能逃逸出来，强引力场意味着物质的高度密集，要“逃出”一个黑洞就必须把一定
的质量放入一定的体积内，在球对称的情况下，这个体积的大小由史瓦西半径来给定。

（二）黑洞的性质
我们无法知晓黑洞内部的任何信息。

其性质只能通过它外面由于其引起的物理效应来认
识。

我们一般通过质量、电荷及角动量来描述黑洞。

1、质量。

黑洞质量是黑洞的一个重要特性，它决定了黑洞世界的直径。

黑洞总是以贪婪的、永无
满足的方式吞噬物质。

物体一旦掉进黑洞，它的许多特性便再也检测不到。

掉入黑洞的不管
是几公斤的白金还是有机生命组织，在观测上仅是感知到黑洞的质量增加了1公斤。

随着黑
洞吞噬的物体越多，他所具有的总质量越大。

2、电荷。

黑洞带上电荷会影响它的结构。

设想一个不带电的静止黑洞，让其逐渐带上电荷，当黑
洞开始显现出带有电荷时，便会在其中心奇点周围形成第二个视界，称作内视界。

随着越来
越多的电荷加入黑洞，内视界变得越来越大，而原来外视界却不断收缩。

若电量继续增大，就会出现两个事件视界最后合二为一的时刻，这时两个视界将消失，只留下一裸露的奇点。

不过这种情况不会发生，其实在两视界重合前，黑洞所带的电荷激发的场强已大得电离了黑洞周围的物质，大量的异号电荷涌入中和了大多分原所带的电荷
3、角动量。

黑洞的自旋也能在离黑洞很远的安全距离上被科学家们测量到。

通过测量旋转黑洞周围各侧的光线偏折情况，就能推测出黑洞的全部自旋。

但对旋转黑洞的准确描写直到1963年才由克尔成功地得到。

因此，旋转黑洞有时称为克尔黑洞。

（三）黑洞的今生
现代人对黑洞的具体定义和理解是：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和星体（并非为一个“洞”）。

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，以致于任何物质和辐射都无法逃逸，就连传播速度最快的光（电磁波）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。

二、黑洞“不黑”
（一）黑洞的成因理论
1、黑洞的形成。

太阳系引力场最大的是太阳，而银河系的中心则早在一百亿年前就形成了现在的这个样子，它的引力场极高、密度极大。

通过科学界的研究认证，银河系中心存在超大密度和引力场非常强的天体，致使大量的恒星系不断地向银河系中心聚集。

在银河系核心强引力的作用下，一些不断聚集在银河系中心的恒星系又被不断地压缩，使银河中心的超大质量天体密度变得越来越大，最终将导致银河系中心的引力场越来越强。

由于银河中心剧烈的物质核聚变，使银河系中心的温度继续急剧增高，引力也继续急剧加大。

其又会将大部分靠近的恒星继续压缩成为一个密度不断增高、引力不断加大的新天体。

此时，银河中心也就形成了连光线也都难以逃脱的强引力“黑洞”类天体。

其实，这个“黑洞”并不黑，只是因为银河系内的所有物质射线全都被它吸引了，连光线也不再折射出来，所以我们就不会看到这个天体的存在，自然而然的也就形成了黑色。

2、黑洞的定性
现代科学家将宇宙黑洞定性在超新星爆炸坍塌后，在不断地进行压缩成为高质量的“黑洞”类天体。

究竟一颗恒星在坍塌过程中，是什么物质产生的密度极高、引力场极强的类天体呢？我们知道，恒星是由物质的核聚变形成的，是否是由不同的物质粒子在不断地被压缩重组后形成一种我们人类目前还不能解释的一种新的物质体系呢？也有可能会形成一个超级的原子，在引力场的作用下，空间所有物质的原子都被压缩在一起。

这个巨无霸的超级宇宙原子具备了所有物质原子的形态，内核是由所有物质的质子和中子形成的正电荷中心，核外围绕着所有被压缩物质的负电子荷云。

这个宇宙原子构成了空间强大的电力场，在电力场的周围构成了强大的宇宙磁场。

在经过数十亿年后，这个不断运动着的超级宇宙原子的核心温度在不断地增长、裂变、膨胀，最终走向大爆炸极限，而后又形成了一个崭新的物质的宇宙时空系。

当宇宙构成一个巨大的原子后，宇宙空间已不复存在，没有了物质的分类，也不再会有光线的存在，只有电场和磁场，这就是宇宙的循环过程。

（二）黑洞“黑”与“不黑”学说
1、黑洞“黑”学说
由黑洞的前世今生知，黑洞确实是黑的。

它不会放出可见光，其实任何波段的电磁波及任何物体的运动信息都不能跑出。

对克尔黑洞，在一定的条件下，可以向外辐射能量，消耗其自转能。

当其自转能辐射完了，它就传化为史瓦西黑洞，不在发射能量。

2、量子效应
黑洞可以辐射，甚至可以出现剧烈的爆发。

为什么呢？
经典黑洞理论与量子黑洞的主要差别在于对“黑洞”的处理，经典理论认为真空是空无一物的，而量子理论认为真空也有物质和物质运动。

在真空态中不断发生所谓虚粒子对的产生与湮灭的过程，在量子场论中称为真空降落。

在黑洞之外邻近视界的地方，由真空涨落产生一些虚粒子对，这个虚粒子对一为正能量，一为负能量。

负能量的粒子可以通过量子力学中的隧道效应穿过视界进入黑洞，而正能量的粒子则逃离黑洞形成发射，相反的过程也能发生。

3、黑洞“不黑”原理
通过量子效应及严格的数学证明给出，在虚粒子对中，正、反两种过程并不能抵消，总的效果是黑洞能向外发射电磁能量，这就是所谓黑洞“不黑”，或黑洞的量子蒸发。

但是，这样释放的能量，必定来自某处，我们现在知道，它来自黑洞自身。

在发射能量时，黑洞的质量等量地减少着，这意味着，黑洞必定越来越小。

霍金已经证明当黑洞变小时，它以不断增加着的速率发射辐射和粒子。

在效果上，它变得越来越热；霍金发现黑洞的蒸发，使我们了解到粒子真的能从黑洞里出来，然而，这种量子力学过程对原初黑洞才是重要的。

原初黑洞可能产生于宇宙大爆炸时，他们是非常微小的，这种黑洞不同于恒星演化而成的黑洞，他们内部会有粒子逃出来，也有大量的辐射。

因此，这一类黑洞应该是可观察的。

从某种意义上讲，是“不黑”的黑洞。

三、黑洞的寻找及观测进展
原则上，任意尺度的黑洞都可以存在，只要能把一定质量的物质限制在特定的尺度内。

然而在天体物理领域，能够形成且有观测效应的黑洞只有几类（按照质量的大小来排列）：星系级黑洞、恒星级黑洞和微型黑洞。

黑洞的理论是严格而优美的。

目前，我们在观测黑洞上已取得了前所未有的进展；可以相信，随着时代和技术的不断改进，找到黑洞的愿望是可以实现的。

参考文献：
【1】作者：杨庆余书名《黑洞——一个内涵丰富的物理学命题》期刊名：物理与工程出版年份：2003年1月
【2】作者：方恒忠书名《黑洞的霍金辐射与信息守恒》期刊名：山东科技大学学报（自然科学版）出版年份：2007年5月
【3】作者：王刚、陆建隆书名《黑洞与黑洞“不黑”》期刊来源：科学之友发表时间：1999年10月8日
【4】作者：韩晶晶书名《黑洞揭秘》期刊来源：大科技（科学之谜）发表时间：2009年9月5日
【5】作者：张建华、朱建阳、赵峥书名《带有电荷磁荷的任意加速黑洞的量子效应》出版社：北京师范大学出版社出版年份：1993年1月
【6】作者：刘学建书名《黑洞究竟有多黑》期刊来源：科学之友发表时间：2004年10月
【7】作者：童喜喜、李西西书名《神秘的黑洞》期刊来源：素质教育博览发
表时间：2007年6月
The black hole and the hole is not black
Abstract: This paper introduces some basic problems about the black hole "not black". This revolves mainly around the black hole "not black"
and start, including the details of the origin of the black hole ,the properties of the black hole, the general theory of the black , the black hole " why not black" and Scientists views of black hole "not black". With the development of Technology, the black hole "not black" said more
and more perfect. The black hole theory more and more perfect.so I believe
that the desire of finding the black hole directly will be come true eventually.
Keyword: Not black hole" The formation of a black hole theory
Electromagnetic energy
签名：。