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星际机兵-第107章

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  再让我们看一看爱因斯坦的模型是怎样工作的。首先,考虑时间(空间的三维是长、宽、高)是现实世界中的第四维(虽然难于在平常的三个方向之外再画出一个方向,但我们可以尽力去想象)。其次,考虑时空是一张巨大的绷紧了的体操表演用的弹簧床的床面。
  爱因斯坦的学说认为质量使时空弯曲。我们不妨在弹簧床的床面上放一块大石头来说明这一情景:石头的重量使得绷紧了的床面稍微下沉了一些,虽然弹簧床面基本上仍旧是平整的,但其中央仍稍有下凹。如果在弹簧床中央放置更多的石块,则将产生更大的效果,使床面下沉得更多。事实上,石头越多,弹簧床面弯曲得越厉害。
  同样的道理,宇宙中的大质量物体会使宇宙结构发生畸变。正如10块石头比1块石头使弹簧床面弯曲得更厉害一样,质量比太阳大得多的天体比等于或小于一个太阳质量的天体使空间弯曲得厉害地多。
  如果一个网球在一张绷紧了的平坦的弹簧床上滚动,它将沿直线前进。反之,如果它经过一个下凹的地方,则它的路径呈弧形。同理,天体穿行时空的平坦区域时继续沿直线前进,而那些穿越弯曲区域的天体将沿弯曲的轨迹前进。
  现在再来看看黑洞对于其周围地时空地影响。设想在弹簧床面上放置一块质量非常大地石头代表密度极大地黑洞。自然。石头将大大地影响床面。不仅会使其表面弯曲下陷。还可能使床面发生断裂。类似地情形同样可以宇宙出现。若宇宙中存在黑洞。则该处地宇宙结构将被撕裂。这种时空结构地破裂叫做时空地奇异性或奇点。
  现在我们来看看为什么任何东西都不能从黑洞逃逸出去。正如一个滚过弹簧床面地网球。会掉进大石头形成地深洞一样。一个经过黑洞地物体也会被其引力陷阱所捕获。而且。若要挽救运气不佳地物体需要无穷大地能量。
  我们已经说过。没有任何能进入黑洞而再逃离它地东西。但科学家认为黑洞会缓慢地释放其能量。著名地英国物理学家霍金在1974年证明黑洞有一个不为零地温度。有一个比其周围环境要高一些地温度。依照物理学原理。一切比其周围温度高地物体都要释放出热量。同样黑洞也不例外。一个黑洞会持续几百万万亿年散发能量。黑洞释放能量称为:“霍金辐射”。黑洞散尽所有能量就会消失。
  处于时间与空间之间地黑洞。使时间放慢脚步。使空间变得有弹性。同时吞进所有经过它地一切。1969年。美国物理学家约翰·阿提·惠勒将这种贪得无厌地空间命名为“黑洞”。
  我们都知道因为黑洞不能反射光。所以看不见。在我们地脑海中黑洞可能是遥远而又漆黑地。但英国著名物理学家霍金认为黑洞并不如大多数人想象中那样黑。通过科学家地观测。黑洞周围存在辐射。而且很可能来自于黑洞。也就是说。黑洞可能并没有想象中那样黑。霍金指出黑洞地放射性物质来源是一种实粒子。这些粒子在太空中成对产生。不遵从通常地物理定律。而且这些粒子发生碰撞后。有地就会消失在茫茫太空中。一般说来。可能直到这些粒子消失时。我们都未曾有机会看到它们。
  霍金还指出。黑洞产生地同时。实粒子就会相应成对出现。其中一个实粒子会被吸进黑洞中。另一个则会逃逸。一束逃逸地实粒子看起来就像光子一样。对观察者而言。看到逃逸地实粒子就感觉是看到来自黑洞中地射线一样。
  等恒星的半径小于一特定值(天文学上叫“史瓦西半径”)时,就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时,恒星就变成了黑洞。说它“黑”,是指任何物质一旦掉进去,就再不能逃出,包括光。实际上黑洞真正是“隐形”的.(其实黑洞也不是隐形,因为“隐形〃是指光可以通过该物体。而光不能通过黑洞。)
  '编辑本段'【黑洞的特殊】
  与别的天体相比,黑洞是显得太特殊了。例如,黑洞有“隐身术”,人们无法直接观察到它,连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么,黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢?答案就是——弯曲的空间。我们都知道,光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论,空间会在引力场作用下弯曲。这时候,光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播,但走的已经不是直线,而是曲线。形象地讲,好像光本来是要走直线的,只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。
  在地球上,由于引力场作用很小,这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围,空间的这种变形非常大。这样,即使是被黑洞挡着的恒星发出的光,虽然有一部分会落入黑洞中消失,可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以,我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一样,这就是黑洞的隐身术。
  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”无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着,新的理论也不断地提出。不过,这些当代天体物理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。有兴趣的朋友可以去参考专门的论著。
  '编辑本段'【黑洞的划分】
  ■划分一
  按组成来划分,黑洞可以分为两大类。一是暗能量黑洞,二是物理黑洞。
  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,详情请看“宇宙黑洞论”。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。
  物理黑洞
  物理黑洞由一颗或多颗天体坍缩形成,具有巨大的质量。当一个物理黑洞的质量等于或大于一个星系的质量时,我们称之为奇点黑洞。暗能量黑洞的体积很大,可以有太阳系那般大。它的比起暗能量黑洞来说体积非常小,它甚至可以缩小到一个奇点。
  ■划分二
  1972年,美国普林斯顿大学青年研究生贝肯斯坦提出黑洞〃无毛定理〃:星体坍缩成黑洞后,只剩下质量,角动量,电荷三个基本守恒量继续起作用。其他一切因素(〃毛发〃)都在进入黑洞后消失了。这一定理后来由霍金等四人严格证明。
  由此;根据黑洞本身的物理特性,可以将黑洞分为以下四类。
  (1)不旋转不带电荷的黑洞。它的时空结构于1916年由施瓦西求出称施瓦西黑洞。
  (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。
  '编辑本段'【黑洞的吸积】
  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。高温气体辐射热能的效率会严重影响吸积流的几何与动力学特性。目前观测到了辐射效率较高的薄盘以及辐射效率较低的厚盘。当吸积气体接近中央黑洞时,它们产生的辐射对黑洞的自转以及视界的存在极为敏感。对吸积黑洞光度和光谱的分析为旋转黑洞和视界的存在提供了强有力的证据。数值模拟也显示吸积黑洞经常出现相对论喷流也部分是由黑洞的自转所驱动的。
  天体物理学家用“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。吸积是天体物理中最普遍的过程之一,而且也正是因为吸积才形成了我们周围许多常见的结构。在宇宙早期,当气体朝由暗物质造成的引力势阱中心流动时形成了星系。即使到了今天,恒星依然是由气体云在其自身引力作用下坍缩碎裂,进而通过吸积周围气体而形成的。行星(包括地球)也是在新形成的恒星周围通过气体和岩石的聚集而形成的。但是当中央天体是一个黑洞时,吸积就会展现出它最为壮观的一面。然而黑洞并不是什么都吸收的;它也往外边散发质子。
  '编辑本段'【黑洞的毁灭】
  ■萎缩直至毁灭
  黑洞会发出耀眼的光芒,�
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