一些直播科普博主介紹黑洞,又是空間折疊,又是暗物質(zhì),把好多未確認的有爭議的理論加進去,云山霧罩,讓人難以理解。我只想以普通人容易理解的方式,解釋一下黑洞。講解中用到的理論,也都是科學界公認的。其中最重要的理論,就是萬有引力定律。
理論認為的黑洞,是一個質(zhì)量相當大,體積相當小的天體,在一定范圍內(nèi),巨大引力吸收任何物質(zhì),包括電磁波。這個范圍,就在史瓦西半徑之內(nèi)。
所謂現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的黑洞,我做一下說明,方便一般人理解。
黑洞不可能被看到,因為黑洞附近的電磁波、可見光都被黑洞吸收,不可能傳播出來被我們看到。
黑洞吸引吸收周邊物質(zhì),就像水流中出現(xiàn)漩渦。周邊水流旋轉(zhuǎn)著,被吸入漩渦。雖然我們看不到被吸入漩渦的可見光,接收不到被吸入漩渦的電磁波,但是漩渦周圍的物質(zhì)運動狀態(tài),能被我們觀測到,或通過接收電磁波,推測到黑洞存在。
實際科學界說到發(fā)現(xiàn)黑洞,其實就是發(fā)現(xiàn)了某個天區(qū)的物質(zhì),像漩渦一樣地運動,而中心又啥也接收不到。
據(jù)此猜測,這個中心位置,存在一個我們理論認為的天體——黑洞。
觀測到的東西,只能說,它像理論中的黑洞。沒法驗證它是不是,沒法抵近觀察,更沒法知道這東西內(nèi)部啥樣。所以,只要說發(fā)現(xiàn)黑洞,肯定是符合現(xiàn)行黑洞理論的。
而黑洞理論中,那些無法證真,也無法證偽的東西,根本無需驗證,也無法驗證,肯定都是自洽的。這些理論內(nèi)容包括但不限于:黑洞視界、相對論黑洞、落入黑洞、時空變幻。最后說到這個時空變幻,不是科學,更像玄幻了。
最后單獨解釋下史瓦西半徑。
史瓦西半徑,是任何具有質(zhì)量的物體都存在的一個臨界半徑特征值。在物理學和天文學中,尤其在萬有引力理論、廣義相對論中它是一個非常重要的概念。這個半徑是一個球狀對稱、不自轉(zhuǎn)的物體的重力場的精確解。一個物體的史瓦西半徑與其質(zhì)量成正比。太陽的史瓦西半徑約為3km,地球的史瓦西半徑只有約9mm。物體的實際半徑小于其史瓦西半徑的物體被稱為黑洞。
這段話不太好理解,解釋一下,太陽這么大質(zhì)量的天體,縮小成半徑三公里的球,它就成為黑洞了。而且它會無限縮小下去,成為一個無窮小的點。進入它三公里以內(nèi)的物質(zhì),包括電磁波,不會再跑出,都會被吸入,成為它的一部分。這個三公里,就是太陽這么大質(zhì)量天體的史瓦西半徑。
隨著黑洞吃東西增多,質(zhì)量增大,它的史瓦西半徑成正比增大。所以說黑洞會越長越大,并不是黑洞本身體積長大,而是它的質(zhì)量增大,控制范圍增大。
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