一个黑洞的问题

一个关于黑洞存在的问题。~

因为所有原子级以上的信息全被压碎了
原子是组成恒星的物质，到了恒星晚期，质量大到一定程度原子的结构就会被引力压碎，质子和电子全部中合成中子，中子星形成，当中子星质量大到一定程度后，中子也被压碎了，中子星会坍缩成体积更小的黑洞。因此，组成黑洞的物质，是比中子、质子、电子等基本粒子更小得多的单位，区别就像分子级和原子级的区别一样，我们假想它为“引力子”。中子都会被瞬间压碎，任何原子级别的粒子都会被黑洞压碎，转化为黑洞本身的组成物质“引力子”，黑洞质量不断增大。喷射出来的物质，可以说是黑洞未消化完的粒子残骸，已经不具有任何原子级的信息了

看不见，摸不着的东西，算了。

达到与光速可比的如此高速后的情况，速度不可以这样简单叠加的，光速为
c，是在任何参考系下看它都是c，也就是说黑洞为参考系是c，光源为参考系是c，飞船为参考系是c，在遥远的地球上的我们看它还是c，所以这里不存在0.5c+c的情况。这就是光速不变原理。

同一束光相对黑洞和相对飞船的速度都是c，那么什么是不一样的呢？是波长和频率，c=波长*频率。如果不考虑黑洞，飞船以0.5c靠近光源时，接收到的光波频率增加，波长变短，飞船上的人看到的光的色彩与静止系下看到的色彩相比会偏蓝一些，反之飞船远离光源时，接收到的光波频率降低，波长变长，飞船人看到的光色彩会偏红一些。如果飞船在黑洞引力下做变速运动，那么他眼中的光的色彩也将会不断变化。这种现象称之为多普勒效应。

另外，由于黑洞附近的强引力场作用，静止光源所发出的光在不同引力势处（也就是说离黑洞远近不同的位置处），也会有色彩的不同，因为光子能量与频率v成正比，E=hv，远离黑洞的光子克服引力势能做功，光子能量降低，频率减小，变红，反之，向着黑洞运动的光子，能量增加，频率增加，变蓝。也就是说即使观者本身是静止的，只要他处在黑洞附近的不同位置上，看同一光源发出的光的色彩也是不同的。这种现象称之为引力红移和引力蓝移。

那么飞船上的人看到的光的色彩到底怎样，是要由多普勒效应和引力红（蓝）移双重影响的，需要具体分析飞船的速度、加速度、与黑洞的相对位置关系，以及与光源的相对位置关系等，才能确切给出的。但一切的关键是光速是不变的。

==============以下针对补充问题===================

另，宇宙速度为1.2c，这个我是否可以理解为LZ想讨论的是黑洞视界以下的问题呢？视界的概念一般可以理解为c为环绕速度的半径范围，也就是说在这个距离下以光速作圆周运动的物体刚好不会落入黑洞，而射向其它方向（非切向）的光最终都会由于黑洞的吸引落入黑洞的。这里所谓最终，指的是背离黑洞运动的物体会有一个逃离的过程，类似于抛体运动，但会有个最远距离，然后返回。对于光来说，从视界面发出的光，背离黑洞运动的过程中会发生引力红移，到达无限远处红移无限大，光子能量减小为零，因此我们也可以把这种视界简化称之为无限红移面（无限红移面在广义相对论框架下还有更复杂的定义，这里不作详述了）。这里我想指出的是无限红移这个概念告诉我们，光不是不能从黑洞视界处射出，而是不能辐射到无穷远处罢了，站在黑洞附近的观者应该是可以看到比我们更多的景观的，甚至在飞船穿越黑洞视界的过程中，飞船上的人（假设他们还能活着）并不会有突然变化的感觉。

“黑洞吸引飞行员的加速度已小于光速"
这句是什么意思？加速度和光速如何可以比较大小呢？
LZ是说要从一位加速观者的角度来考察光速的问题么？那么这里很重要的就是要理解惯性参考系和非惯性参考系的概念了，加速观者本身已经是非惯性参考系了，普通经典的力学规律已经是不适用的了，通常的概念（前面提到的那些）描述都是建立在惯性参考系（静止或匀速）下的。当然广义相对论对非惯性参考系有一定的推广性理解，正常的加速观者问题是把每时每刻看作一个匀速观者研究再整体积分的，这样可以确保光速不变原理这个基本假设仍然适用，但其具体讨论过程很复杂的。如果简化来理解的话，建议LZ可以这样想，广义相对论下加速度（参考系的）与引力场不可区分，也就是说两者等价，那么，如果飞船的加速度是指向黑洞中心的话，则相当于对该飞船而言，黑洞引力场叠加飞船加速度后等价于引力场削弱（反之飞船加速度如果背离黑洞，等价于引力场加强），也就是说引力场比静止观者（惯性系）看到的要弱，在他看来的黑洞视界范围也比静止观者认为的视界要小。那么，静止观者说这个光源在视界处发出的光刚好无法逃出黑洞射向无穷远，而飞船观者说这个光源在我看到的视界之外，因此它发出的光完全可以逃出黑洞，射到无穷远处剩余能量也不是零。

不知道我的这个解释是否是LZ想要的？

根据爱因斯坦相对论,光速不能叠加,即c+0.5c是不成立的.
但由此判断,即使你是0.5c,而c能超过你,也就是说,你赶不上c,但引力产生的1.2c毕竟还是大于c,所以应该逃不出黑洞.
再转念想想,根据爱因斯坦相对论,相对时间公式为:
t=t1*√(1-v^2/c^2)
t=物体运动时时间流速
t1=物体静止时时间流速
v=物体速度
c=光速
此题中,我个人认为参考系应该还是c.毕竟正常时间流速还是c,1.2c只是宇宙速度,并非为时间参考系.这样一来,时间停止,甚至倒流.但是距爱因斯坦相对论,暂时是没有物体能超过光速的,这题对于爱因斯坦相对论似乎有些违背.但我们不得不假设一下:照这么来说,那束要逃出黑洞的光,反倒不能离开黑洞的施瓦西表面,倒是会被黑洞的引力或造成的时间倒流而后退.而对于飞船来说,它们也要被黑洞吸引,而且吸引速度比光还要快,毕竟它是0.5c.

哈哈，很明显这位老兄没有明白相对论的奥义。
请问，你到底是相对谁啊？谁是参照物啊？
很明显，黑洞是参照物呀！你干嘛要取飞船的相对速度啊？
你这个问题不是和那个屁股后面绑个手电筒，骑自行车超光速的概念是一样的么？
是黑洞在吸引光！不是飞船在吸引光！
你一定要明白这个道理呀，你的参考系和作用力物体必须得是相同的呀！
在我看来王治郅就很高了，可是在姚明看来王治郅还是矮！
不知道我这么说你明白不明白？

说得明白点：
你不能通过光线和飞船的相对运动来判断光线和黑洞之间的相互作用啊！
光线和飞船的相对运动决定光线和飞船的相互作用，
光线和黑洞的相对运动决定光线和黑洞的相互作用。
而光线和飞船的相对运动不能决定光线和黑洞的相互作用！
明白了么？

补充回答：
这位同学，你好像没弄清楚状况！
其一，光线相对飞船来说是远离的，观察着根本就接受不到光线...
也就是说，他根本不可能观察到。
其二，即使他能感知光线的状态，他也会比光线先到达黑洞奇点。
其三，光线相对黑洞来说是被黑洞吸引进去，根本不可能逃逸。
你所说的“光线相对于飞船的速度”大于“黑洞的引力速度”是不切实际的。
我们要想知道光线是否能够逃逸，
要用“光线相对于黑洞奇点的速度”和“黑洞在该点的引力速度”相比较才能得到结果。
而你用“光线相对于飞船的速度”和“黑洞在该点的引力速度”相比较，则是选错了参照物。
“光线相对于飞船的速度”和“黑洞在该点的引力速度”相比较，
并不能得到“光线可以逃逸”这样的结论。
你的这种提法本身就是错误的。

综上所诉，光线、飞船、黑洞奇点三者的情况应该是这样的：
飞船以很快的初速度和加速度接近黑洞奇点，这段时间飞船远离光线。
光线以很慢的初速度和很大的加速度接近黑洞奇点，
然而，这个过程一开始，飞船恐怕很快就会到达黑洞奇点。
这是一个非常短暂的时间，以至于可以被忽略
大致情况应该就是这样的。
当然，其实黑洞视界内的空间已经被严重扭曲，经典物理学已经不适用了。
只能大致的想像一下当时的情况，不能完全当真。
何况人们永远也不可能知道具体情形到底是怎么样的，只能凭想象了...
这是我最后一次修改答案的机会了，如果还有什么不明白的地方发短消息沟通吧。

假设空间没有以太背景，一切运动都是相对的，那么遥远的恒星相对以每秒一周自转的小球是在以超光速旋转；
假设空间有以太背景，一切运动都是在以太里游泳，光也靠振动以太传播，限制速度超过光速的阻力也由以太产生，那么一定有能克服以太做超光速运动的微粒。
我个人比较赞成后者，因此，在不确定的理论基础上讨论黑洞内的超光速问题似乎为时过早。

一个黑洞的问题
悬赏分：150 - 离问题结束还有 19 天 9 小时
假设有个黑洞，在离洞心某一距离，引力产生的宇宙速度为1.2c（即1.2倍光速），在此距离刚好有一向黑洞引力相反的方向，以0.5c运动的飞船（0.5c是指飞船发动机的速度，也就是说该飞船被黑洞吸进去了），这时，在同距离上有一自身静止的光源（即此光源完全被黑洞引力吸引），同样向黑洞引力相反的方向发射光束，以光速不变定理，飞船上的人观察的光束应该是可以逃出黑洞的，（0.5c+c>1.2c）但以常理推断，黑洞的引力明明是可以将光永远束缚在黑洞里的，(1.2c>c)这不是有矛盾了吗？？？
还是我把其中一个环节理解错了？？谁能尽可能地给我解释清楚呢？？？？
问题补充：还有补充：对不起，0.5c+c>1.2c的提法有误，就算不能c+0.5c，但从飞行员的参考系中看，因为在飞行员的参考系中，飞行员还需要增加的逃逸速度已小于光速，所以还需要增加的逃逸速度已小于光速的飞行员参考系里，飞行员观察的光以光速向外逃逸，明明是可以逃出黑洞的，这是我的疑问所在，如果想回答者对我问题有不明白的地方可以提出来的，恳请有智者的解答，这问题困扰了我很久了，谢谢了。
注:刚才"黑洞吸引飞行员的加速度已小于光速"有误，已改成“飞行员还需要增加的逃逸速度已小于光速”
感谢 蛟跃 - 魔法师 四级 的回答，毕竟打了这么多字，回答也最好，但总不能理解为，外面的观察者看到光逃不出，里面的飞

修改已达上限，囧，换个马甲来啵！站短太麻烦，不过有需要还是对原版“蛟跃”操作吧，这个纯系临时马甲哈！（呵呵，其实某贪财蛟是想说如果俺能赚到加分的话，加给蛟跃，不要加给这个马甲哈，那个，俺是不是太耿直了，飘走。。。。。。）
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但总不能理解为，外面的观察者看到光逃不出，里面的飞行员看到光逃出去了吧？？？
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从某种意义上说的确是可以这样理解的，外面的观者和里面的飞行员两者本身就有惯性系和非惯性系的本质区别，看到的现象当然是不同的。因为非惯性参考系上能量的概念也成为相对的，守恒率甚至也是不可信的了，这种现象在经典物理理论框架下是不可思议的，但是广义相对论的分析的确是这样的。静止观者认为光在无穷远无限红移了，能量消失了，而在加速观者（飞船）看来，同一束光在无穷远引力红移没有达到无限大，还是有光子能量的！这个看起来诡异的结论，其实细想起来不也是合理的么？可以说两种参考系下黑洞视界的大小是不同的，也可以说两种参考系上能量为零的概念是不同的。如果你真的能坐上这样的飞船，看到的现象理论上就是这样的。

我想问的是，观察者看到的光，究竟飞得出黑洞吗？？？
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其实我理解LZ你想问的是，作为无穷远观者的地球上的我们看没看到黑洞视界以内的事件（光源发光）这个答案是否定的，我们没看到，地球上的任何接收器对该黑洞视界以内的光源发出的光也都不会有响应，那么飞船上的观者又说在他的眼中光明明是射向无穷远的，这是否是矛盾的？

实际上这里并没有矛盾。
第一种解释，地球上的我们和探测器可以看作是与黑洞相对静止或匀速的惯性参考系，我们眼中的黑洞视界要比飞船眼中的视界大，在我们地球人看来光源是在视界以下的，因此没有射出黑洞，那里的事件与地球人和地球上的物品没有任何因果联系。
第二种解释，麻烦些，就当我们是飞船人来分析地球人是否会接收到该光源信号。飞船看到的光源在他眼中的黑洞视界以外，发出的光可以射向无穷远，但是同样因为飞船本身有速度有加速度，是非惯性系，那么在飞船人眼中，地球虽然也在无穷远处，但地球却不是无穷远处的“静止”物体，地球相对于飞船观者是有等大反向的速度和加速度的，飞船人按照广义相对论分析，地球的运动速度对已射到无穷远的光子会产生多普勒效应的影响，这里应该是多普勒红移，同时地球的加速度也可以用时空弯曲或等效势场来替代，多普勒红移和引力红移的双重作用效果将使得飞船人得到如下结论：该光源虽然在黑洞视界以外，发出的光虽然射出黑洞的引力范围，可以射向无穷远，但是由于那颗叫地球的星体正在加速逃离我们，因此这束光无法到达地球，我们无法通过光信号于地球联络！

OK？不同参考系分析方法可能是会有差异的，但是因果联系的最终结论是不能改变的。

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巨野县17528718984： 一个黑洞的问题 - ？
迟泼佳元： 达到与光速可比的如此高速后的情况,速度不可以这样简单叠加的,光速为 c,是在任何参考系下看它都是c,也就是说黑洞为参考系是c,光源为参考系是c,飞船为参考系是c,在遥远的地球上的我们看它还是c,所以这里不存在0.5c+c的情况....

巨野县17528718984： 关于黑洞的问题 - ？
迟泼佳元： 第一个问题:银河系核心确实有个黑洞,这不是银河系特例,其他星系的核心都是一个黑洞.这是通过对银河系核心观测发现的,科学家通过天文望远镜获得图像,经过处理,发现接近银河系核心几个恒星围绕一个看不见的核心作运动.银河系核心的黑洞由于巨大质量,他强大引力对稳定银河系结构至关重要.第二问题,我无法回答.第三问题:目前位置,银河系核心黑洞附近没有恒星,也就是他餐桌上的盘子是空的,至于他什么时候重新开始进餐,不得而知;黑洞存在不仅是恒星毁灭者,也是助产士,但是由于他的释放出射线流,可以加热附近星云,促进恒星的诞生.

巨野县17528718984： 问一个关于黑洞的问题 - ？
迟泼佳元： 当然可以的,黑洞即使比其它星体小的多,但它的质量绝对比星体大的多,它可以轻易吞没比它大得多的星体,听说太阳可以压缩到1立方厘米小.

巨野县17528718984： 一个关于黑洞的问题 - ？
迟泼佳元： A 黑洞是由质量很大的恒星变成的.当恒星自身能量消耗殆尽时膨胀变成红巨星,再缩小变成白矮星.由万有引力定律质量越大引力越大,当引力足够大时,就能把光子吸引在周围,使光子不能逃逸,无法形成光线,因此不能反射光,像一个黑色的洞.所以质量足够大的白矮星就能变成“黑洞”

巨野县17528718984： 关于黑洞的问题当观察者进入到离黑洞中心距离为R=2M的时候,他就会在人类的世界里消失,道理很简单,每一个等R面全是同时面.也就是说,坐标R在那... - ？
迟泼佳元：[答案] 当观察者进入到离黑洞中心距离为R=2M的时候,他就会在人类的世界里消失:LZ所指的R是不是指引力半径?黑洞的引力半径,好像是指以施瓦西球面为一个球体表面的这个球体半径,也叫施瓦西半径.简单一点说,就是一个黑洞的半径.＂观察者进...

巨野县17528718984： 一个关于黑洞的问题! - ？
迟泼佳元： 光的波粒二象性决定了光从微观上可以看作由光子组成,从宏观上又具有波的性质,黑洞的巨大引力连光子也无法逃离,因为光作为物质,也有它的质量等物质性态.而X射线不是光,是比光的波长更短的电磁波,波没有质量,也不受黑洞影响.

巨野县17528718984： 关于黑洞的几个问题？
迟泼佳元： 1、黑洞是一种特殊的天体,不是恒星,恒星只是宇宙中众多天体中的一类 2、黑洞的质量十分巨大,巨大到能够吸引光,以至于无法通过光学手段来观察 3、黑洞的引力巨大,所以会吞噬它周围的物质 4、物质内部基本粒子之间有强大斥力,以支撑物质一定的物理形态,黑洞的力量大到基本粒子之间的斥力远远不能抗衡,以至于塌缩 5、黑洞比一般天体要重,星系中央一般会隐藏着黑洞,有些巨星星系中央的黑洞质量达到几十亿个太阳的质量

巨野县17528718984： 黑洞的一些问题？
迟泼佳元： 1黑洞没温度,它只有质量、角动量、电荷三个物理量,这是无毛定理2通常形成双星系统,太近会合并3银河里那个黑洞是个一般的,比它大的有的是,比如仙女座星座里的,已观测到最大黑洞为OJ287类星体内的黑洞,它的质量为太阳的180亿倍,大小相当于整个银河系.4温度会更高,表面2万摄氏度5已观测到体积最大恒星是大犬座恒星VY,他是恒星晚期

巨野县17528718984： 黑洞的问题 简述 - ？
迟泼佳元： 我怎么觉得楼上两位完全答非所问呢?楼主问的是黑洞的质量和体积之间的关系,你看你们都答些什么?楼主还是我来跟你详细解释下其中原因吧. 在广义相对论中,引力场的大小是由物体质量的大小决定的.即物体质量越大其产生的引力场也就...

巨野县17528718984： 有关于黑洞的问题 - ？
迟泼佳元： 黑洞并不是一个洞,而是外形很像洞,因为它不发光,也不反光,所以看上去是黑色的,就像我们常见的洞一样,因而取名为“黑洞”.黑洞的内部情况我们目前无法得知,有人推测,黑洞是通往另一个宇宙的桥梁,也有人猜想,黑洞和白洞是相连的,从黑洞进,从白洞出,还有人认为,黑洞的内部是另一个不同的世界…… 黑洞的确把很多东西都吸进去,但它同时也向外释放能量,是不是把质量转换成能量了?我们不知道,也解释不了这些现象,毕竟,我们目前对黑洞了解不多. 至于能不能遇上黑洞,就凭目前的科技来看,几千年内都没有希望了.几万年后,我们的后代也许可以进入黑洞的内部探索和研究.