如果黑洞为一个点(即史瓦西奇点),那么当有一条由奇点构成的线时,这条线会是什么样的情况?

作者&投稿:丛剑 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
高手进,关于黑洞,奇点~

“黑洞”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。

根据广义相对论,引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时,它的引力场对时空几乎没什么影响,从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小,它对周围的时空弯曲作用就越大,朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。

等恒星的半径小到一特定值(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,等一会儿我们会讲到。

那么,黑洞是怎样形成的呢?其实,跟白矮星和中子星一样,黑洞很可能也是由恒星演化而来的。

我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中子星形成的过程。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,那么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。

这次,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。

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。

奇点
读音:qí
diǎn
英文:singularity
一个存在又不存在的点!
空间——时间的具有无限曲率的一点,空间——时间在该处完结。经典广义相对论预言奇点将会发生,但由于理论在该处失效,所以不能描述在奇点处会发生什么。
作为一个世界的发生之初,它应该具有所有形成现在宇宙中所有物质的势能,而这种势能----正是我们所言的能量,我们可以想象,能量是一种无形的东西的,所以奇点是无形的.也就是说宇宙的奇点所具有的势能是无形的,他只是一种很奇妙的存在而已.你能想象的到.
同时我们还可以想象,在某一点上宇宙奇点的这一势能平衡被打破,于是乎能量便不断转换为物质,而经过若干年而形成了我们现在的宇宙---物质与能量的共生体.
然而我们不能想象的出的是什么东西引发了这一奇点势能平衡的被破坏.
奇点是没有大小的“几何点”,就是不实际存在的点,这是很令人难于理解的。令人难于理解的还有,没有大小的奇点物质竟然是能级无限大的物质。这些是同我们现有的理论和观念不相合的。
奇点是数学概念,即分母极限为0的情况,通常来说就是产生无穷大解的表达式,这种情况数学计算实效。
补充:所有不满整体性质的个别点,在数学上都可以称为奇点。
物理学上面的奇点,多见于描述黑洞中心的情况。此时因为物质在此点密度极高,向内吸引力极强,因此物质压缩在体积非常小的点,此时此刻的时空方程中,就会出现分母无穷小的描述,因此物理定律失效。奇点是天体物理学概念,认为宇宙刚生成时的那一状态.
引力奇点(Gravitational
singularity‎)是大爆炸宇宙论所说到的一个“点”,即“大爆炸”的起始点。该理论认为宇宙(时间-空间)是从这一“点”的“大爆炸”后而膨胀形成的。奇点是一个密度无限大、时空曲率无限高、热量无限高、体积无限小的“点”,一切已知物理定律均在奇点失效。
我们熟知的物理学定律失效的地点。奇点一般被看成点,但原则上它们可以取一维的线或甚至二维的膜的形式。按照广义相对论的方程式,只要形成了一个无自转的史瓦西黑洞,该黑洞视界内部的物质必然在引力作用下塌陷成一个密度无穷大的点,即奇点(见彭洛斯,罗杰)。宇宙从大爆炸开始的均匀膨胀就是这种黑洞坍缩的镜像反转,意味着宇宙诞生在一个奇点中。
在以上两种情况下,方程式都没有考虑量子理论。当我们处理的物体小于普朗克长度,或时间短于普朗克时间时,已知的物理学定律,包括广义相对论,看来真会失效。这意味着,在那样的尺度上,合情合理的设想将是,向奇点坍缩的物质受到量子过程的影响,有可能‘反弹’而转为向外膨胀到另一组维度中去。有入主张,大爆炸‘奇点’实际上就是这样一种反弹。
加州理工学院的理论物理学教授基普·桑尼把量子奇点说成是引力将空间和时间彼此‘分离’的地方,然后再将时间概念和空间明确性一一破坏,留下来的是一个任何东西都可能从中出现的‘量子泡沫’(《黑洞和时间翘曲》,476-477页)。奇点——尤其是与自转黑洞和裸奇点(如果存在的话)相关联的奇点——甚至可能容许实现时间旅行。

没有史瓦西奇点这个词,只有奇点和史瓦西半径这两个词。

首先是史瓦西半径,引力的作用下不会有一条线的

不存在,偏要存在的话,问题无意义


黑洞是如何形成的?
简单的说,黑洞是星体的引力塌陷,也就是爆炸形成的。星体的引力塌陷后会形成一个奇点,奇点的质量很大,密度很高。根据广义相对论,引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时,它的引力场对时空几乎没什么影响,从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小,它对周围的时空弯曲...

每个黑洞中都包含一个奇点吗?
但当你的问题是把一个天文学的物体分解到量子大小的话,这个方法就不可行了-比如黑洞。黑洞是由于维持巨大恒星引力的能量耗尽,最终因自身引力而坍缩成极小体积而形成的。广义相对论认为恒星会坍缩成密度无限大,体积无限小的一个点,但是,必须要说明,现实中不可能存在这种怪像。广义相对论中黑洞奇点的...

什么是黑洞的视界,奇点
在原子核被压碎后就再没有什么力量可以阻止它坍缩,它将一直坍缩下去,直到像皮球那么大、黄豆那么大、原子那么大、没完没了的无限收缩下去……用不了多长时间,它就会收缩成体积几乎为零的一个点——“奇点”。再说视界:任何一个星球都有所谓逃逸速度,即可以飞出该星球的最低速度。地球的逃逸速度是...

广义相对论的进阶概念
需要说明的是,“奇点”往往可能并不是一个“点”:那些场方程的解的“粗糙边缘”在既有坐标系下,不仅可能是一个“点”,还可以以其他几何形式出现(比如克尔黑洞的“奇环”等)。一般意义上的奇点是指曲率奇点,这是说在这些点上描述时空曲率的几何量,例如里奇张量为无限大(曲率奇点是相对所谓坐标奇点而言的,坐标...

有关黑洞的知识
物质将不可阻挡地向着中心点进军,直至成为一个体积很小、密度趋向很大。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),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。表现 恒星的引力场改变了光线的路径,使之和原先没有恒星情况下的路径不一样...

格林公式奇点是什么意思
是指在某些条件下,格林公式中的某些变量取某些值时,计算结果会不连续或不存在。当曲面上某一点的法向量为零时,格林公式就会产生奇点。在物理学中,奇点意味着某些物理量无限大或无限小,例如黑洞中心的奇点就是一个物理学上的例子。在数学中,奇点的存在影响到数学模型的可行性和精确性,需要特别注意...

黑洞中和是什么意思
它也可能落入黑洞,也可能逃逸到遥远的地方去,对远处的外部观测者来看好像是从黑洞发射出来的粒子。正反粒子对中一个具有正能量,另一个具有负能量。逃逸出来的一个是正能粒子,落入黑洞的一个是负能粒子,结果使黑洞的能量(或质量)逐渐减少,最后消失(即蒸发)。就是中和 ...

黑洞的有关知识
或物质的最终结局不是化为能量而是成为无限的场?发生在黑洞周围的有趣现象在你阅读以下关于黑洞的复杂科学知识以前,先知道两个发生在黑洞周围的两个有趣现象。根据广义相对论,引力越强,时间越慢。引力越小,时间越快。我们的地球因为质量较小,从一个地方到另一个地方,引力变化不大,所以时间差距也不大。比如说,...

黑洞就是一个什么都能吸收的黑窟窿吗?
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。据猜测,黑洞是死亡恒星或爆炸气团的剩余物,是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。再从物理学观点来解释一下:黑洞其实也是个星球(类似...

人类未解之谜:黑洞到底是什么?黑洞吸走的物质又去哪了呢?
所以看不到更高级别的真像,目前观测到的960亿光年的范围的宇宙背景,也许就是目前的黑洞所处的范围,之外的空间,光学仪器已经无能为力了。 宇宙包括能量态和物质态,行星,恒星是物质态,黑洞属于能量态,物质态需要用空间,有空间尺度比如光年,能量态不需要空间,哪怕是针尖大的一个点的黑洞也可以有太阳般热核聚变的...

象州县15588522106: 黑洞里面是什么 -
毛韦金怡: 按照天体物理学说法, 黑洞内部是一个史瓦西半径的球体空间,中心点是奇点. 这个奇点才是黑洞真正的物质, 至少它具有密度奇大的特征. 而由于黑洞内部(史瓦西半径内的空间)对视界是封闭的(光透不出来), 因此恐怕永远不能通过"看...

象州县15588522106: 什么是黑洞的奇点?
毛韦金怡: 一个星球,如地球,在重力作用下会向内收缩,但地球的硬质岩石阻碍了地球继续收缩.太阳是由于向外辐射的压力抵挡住了重力. 如果太阳烧尽了,辐射压没了,就会开始坍缩,直到分子都挤在一起,形成了“白矮星”.如果一颗恒星的最终质量大于1.4倍太阳质量,它坍缩时会把分子压碎,直到原子核挤在一起,形成“中子星”.如果这颗恒星的最终质量大于3倍太阳质量,原子核也会被压碎,继续向中心坍缩.在原子核被压碎后就再没有什么力量可以阻止它坍缩,它将一直坍缩下去,直到像皮球那么大、黄豆那么大、原子那么大、没完没了的无限收缩下去……用不了多长时间,它就会收缩成体积几乎为零的一个点——“奇点”.

象州县15588522106: 黑洞的中心会变吗?
毛韦金怡: 黑洞中心 一个 奇点!! 所有物质都被压缩在一点,即奇点! 黑洞”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. 根据广义相对论,引力场将...

象州县15588522106: 黑洞是不是永远也看不到的,只能通过他周围的力场来计算?黑洞为什么不能把自己给吞了. -
毛韦金怡: 不是永远看不到,而是他的寿命还没到,他要是快蒸发完了,是会放出大量射线的,这一点是霍金提出的. 目前我们只能通过其附近引力来计算,基本方法被称为引力透镜,即通过同一个恒星的光经过黑洞附近所产生的弯曲率来推算黑洞的质量. 黑洞的密度?这得先看看你所谓的黑洞指什么了,恒星黑洞本身只是中心的一个点,即塌缩所形成的奇点.这样他的密度是无限大,若你指平均密度,则要把史瓦西半径内的空间一起算进了. 而对于其他黑洞而言,密度并不是关键,如果有一个像已知的宇宙那么大的黑洞,他的平均密度可以几乎是真空,这也就是为什么有人推测宇宙也是黑洞的原因. 为什么黑洞不被自己吸收?因为,他怎么被自己吸收,本身就是奇点了,而且大黑洞其实外层潮汐力并不强

象州县15588522106: 黑洞的密度 -
毛韦金怡: 平均密度是水的5倍,这基本上是可能的,也基本上是合理的.但黑洞的密度是不均匀的,越往中心密度越大,直到其中心的密度为无穷大. 举的例子:观测到银河系中心的巨大黑洞,其质量为40亿个太阳,其直径为2400万公里,计算出其平均密度为:1.099*10^3kg/cm^3.是水的密度的1000倍多一点,也没有大到异乎寻常的程度.

象州县15588522106: 黑洞里面是什么
毛韦金怡: 黑洞里面就是一个奇点!! 所有物质都被压缩在一点,即奇点! 黑洞”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. 根据广义相对论,引力...

象州县15588522106: 请问宇宙黑洞里面是空的吗? -
毛韦金怡: 没人能说得清黑洞里面有什么?黑洞里面是什么? 作为恒星级黑洞(由恒星坍缩形成的黑洞),现有的所有物理学定律在黑洞的视界内完全失效,我们除了知道黑洞有强大的引力、应该有强大的电磁场和角动量外,对于黑洞的了解还是空白. 数学计算显示,史瓦西黑洞应该是一个点,就是奇点.克尔黑洞应该是一个环,叫奇异环.但物质的组成形式什么的都说不清

象州县15588522106: 宇宙大爆炸之前有个奇点 请问下这个奇点是不是一个黑洞? -
毛韦金怡: 不是黑洞撒,黑洞不是一个点,是宇宙中的一种天体 奇点论还只是假想吧, 奇点是具有无限能量,无限温度,无限小体积...的那么一个点撒 大爆炸后能量转化为质量,正反物质碰撞湮灭后剩下的才是现在的物质啊

象州县15588522106: 什麽是黑洞? -
毛韦金怡: 黑洞中隐匿着巨大的引力场,这种引力大到任何东西,甚至连光,都难逃黑洞的手掌心.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...

象州县15588522106: 一个人如果进入黑洞里是否有机会生存? -
毛韦金怡: 一些科学家假象了宇航员坠入黑洞的情景.事实上,宇航员在没有进入黑洞时,就是被引力差撕碎(黑洞作用在他头上和脚上的力的差如此之大).但是,如果黑洞的进入黑洞质量足够大,他还是有希望进入黑洞内部的. 当宇航员被黑洞吸入后时,他自己并不会感到有什么异常现象(假如他不被撕碎),就算他掉进视界里.当他到达压力的极点时,他最终还是被撕碎了.同时,黑洞的最终形态不是白洞,因此不会“吐”出东西.假如我们真的进入黑洞的话,里面的一切都是未知的,不过最终还是会被撕裂.

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