什么是黑洞?我们如何理解它?
你越简单地解释像黑洞这样复杂的东西,你就越不能表达它。幸运的是,我对黑洞了解不多。
黑洞本质上是具有巨大引力的球体。在“洞”的边界是所谓的“事件视界”。“在这里,引力变得如此强大,以至于光再也无法逃脱它的引力。
当引力达到黑洞周围的强度时,会发生各种奇怪的事情。通常重力对时间流逝的影响很小。这是我们永远不会注意到的,但我们必须考虑到这一点,GPS工作,因为它涉及到非常精确的时间。在黑洞里,这些效应被放大到不可思议的程度。随着你越来越接近视界,时间被拉长或“膨胀”的量实际上变得无穷无尽。这意味着你永远不会真正坠入黑洞你只会越来越近。
这是证明我们没有完全了解黑洞的几个例子中的第一个,因为我们确实没有。我们最近才能够通过引力波直接观察到它们你根本无法从黑洞中得到任何信息所以很难有实验证据证明黑洞的有用信息。
黑洞突破了现代物理学的界限,它们是宇宙中最极端的引力来源。它们既复杂又神秘。我们也不知道它们体内发生了什么。根本不可能得到任何证据来证明那里正在发生什么。要想对黑洞有一个完整的理解,就需要有这个学科的博士学位,但要想对黑洞有足够的理解,就需要大量的研究和对数学的良好掌握。这是一个复杂的话题,对这个话题感到非常困惑是可以的,但你可以学到很多有趣的东西。
目前形成黑洞的有2个经典的极限值,第一个是奥本海默-沃尔科夫极限(冷中子星的质量上限),该极限值接近于2.17倍太阳质量。如果一颗冷中子星超过了此极限值,那么它很有可能因强大引力而坍缩成一个黑洞。第2个就是著名的史瓦西半径,史瓦西半径是指当物体被压缩至一个临界半径值时,就会形成一个黑洞。严格的讲是一个球状对称、不自转且不带电荷的物体重力场值,一个特定质量的物体被压缩到该值时,自身的重力可以无束缚的压缩至奇点。理论上,太阳的史瓦西半径约为3千米,地球的史瓦西半径只有约9毫米。一颗大于等于3.2倍太阳质量的天体,如果压缩至它的史瓦西半径内,那么它就形成黑洞了。