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广义相对论的,黑洞有个解,那个解是怎么求出来的?相对解是多少?
去你妹的傸
最新研究挑战黑洞存在理论,正确与否有待验证
“没有人看见过黑洞”
美国科学家最近发表论文指出,在引入爱因斯坦广义相对论的时间延缓效应情况下,一直被人们认为普遍存在于宇宙之中的黑洞可能无法形成. 黑洞真的存在吗?
作为本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一,黑洞吸引了太多人的注意.互联网上关于黑洞的文章常常能够引发数百条回帖和评论,人们对于这一问题的兴趣和热情可见一斑.耳濡目染之下,人们已经习惯认为,黑洞确实存在于宇宙当中.
然而没有任何人亲眼看见过黑洞,也没有确凿的证据保证黑洞存在的绝对性.从20世纪60年代美国物理学家约翰·惠勒提出了黑洞这个概念起,关于黑洞存在与否的争论就没有停止过.
早在2005年3月,美国天体物理学家乔治·钱普拉因就表示,宇宙中没有黑洞,所谓的黑洞是由“暗能量”组成的巨大星体.而在最近,美国凯斯西储大学的物理学家劳伦斯·克劳斯(Lawrence
Krauss)则在国际顶尖学术杂志《物理评论》上撰文指出,根据他和同事在爱因斯坦广义相对论基础上所做的最新研究,黑洞是不可能存在的.这无疑又将激起公众认识上的波澜———黑洞真的存在吗?
天文学家的看法
在天文学家看来,黑洞与太阳、地球一样,也就是一种天体.只不过一般的天体有光线射出,我们能够用望远镜真切地观测到它们.
相比之下,黑洞是个贪得无厌的家伙,也是一个“隐身”高手.黑洞边缘的“大口”能将周围空间的一切物质吸入其中,而它的超强引力就连光线进入后都无法逃脱.正因如此,黑洞是很黑的,寻找黑洞就好比在黑夜中寻找黑猫.
尽管如此,几乎所有的天文学家都认为黑洞是存在的,因为他们的观测证据表明,天空中确实存在着引力巨大的物质来影响天体的分布和运动.
根据天文学家的推测,宇宙中存在的许多黑洞都是伴随着超大质量恒星的死亡而形成的.恒星一辈子都在通过热核反应发光发热,不断消耗自身物质.当恒星衰老时,中心能量已所剩无几,再也无法继续对抗自身的引力.在巨大的压力之下,恒星的核心开始坍缩,直到最终形成体积很小、密度很大的星体,才能重新稳定下来.
1928年,印度科学家萨拉玛尼安·钱德拉塞卡通过计算发现,如果一颗恒星超过3个太阳的质量,那么它在死亡后最终必将会坍缩成比白矮星和中子星更加致密的形态———黑洞.这一质量也因此被称为“钱德拉塞卡极限”.
可以肯定的是,到目前为止,天文学家从未直接观测到任何一个黑洞,更不要说对黑洞内部结构的直观认识.不过,他们公认的思想是：宇宙中存在大量的黑洞,每个星系至少拥有一个,我们生存的银河系中央也有一个质量是太阳的10万倍的巨大黑洞.
人们不禁要问,既然看不到黑洞,这样的认识又是从何而来的?实际上,具体的判断大都是基于很多间接的天文观测证据.虽然无法通过光线反射来直接观察黑洞,但可以通过受其影响的周围物体来间接地了解黑洞.比如,通过测量黑洞周围的可见星体的质量和运动速度,就可以根据牛顿万有引力公式间接推算出吸引它们转动的黑洞质量.如果这一质量超过3个太阳质量,那么必然就是一个黑洞.物理学家的理论
与天文学家相比,理论物理学家对黑洞问题的关注点有所不同,而他们也是真正“喜欢”提出各种黑洞理论的人,其中就包括黑洞不存在的理论.
著名理论物理学家、《时间简史》的作者史蒂芬·霍金是第一位将量子力学引入黑洞物理研究的人.量子力学与牛顿经典力学的最大差别,就是它关注原子、电子等微观粒子而非宏观物体的运动规律.考虑到黑洞的量子力学效应,霍金在1974年提出了让整个科学界为之震动的发现,即黑洞的温度不为零.按照物理学原理,一切有温度的物体都要释放出热量(热辐射),因此霍金认为,“黑洞并没有想象中的那样黑”,从一形成开始它就会缓慢地“蒸发”辐射出能量,同时损失质量,进入黑洞的事物都在几十亿甚至几万亿年后重见天日.这就是著名的“霍金辐射”(Hawking
Radiation)理论.
而仅仅两年之后,霍金又为整个学术界出了一道难题.他认为,进入黑洞的物体,本身所具有的信息全部都会丢失.而根据量子力学的定律,信息是不可能被彻底摧毁和抹杀的,这就形成了“黑洞信息悖论”.
在最新的研究中,克劳斯和同事花了将近一年的时间,构建了一个复杂的数学公式,用于研究黑洞形成过程和霍金提出的悖论.通过引入了爱因斯坦广义相对论中的时间延缓效应(relativistic
time),研究人员发现,黑洞可能无法形成.
“需要无限长的时间”
爱因斯坦于1915年提出的广义相对论认为,时间和空间不是绝对的,大质量物体的引力能够弯曲空间,并使时间变慢.这就好像光本来是沿直线传播的,而强大的引力会把它拉得偏离原来的方向.由于我们的地球质量相对较小,所以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,喜马拉雅山的顶部和山底只差几千亿分之一秒.但黑洞的质量是巨大的,因此从黑洞附近的一个地方到另一个地方,引力变化会很大,所以时间差异也十分显著.
对于广义相对论,有一段很经典的描述：飞向黑洞的宇宙飞船中的乘客会感觉到飞船在加速,而在黑洞外部遥远的观测者看来,飞船的速度却在变慢.而当飞船到达黑洞边界时,观测者会认为飞船似乎会永远停在那里.
对此克劳斯表示,时间能够在那个点上停止下来,这就意味着时间对于黑洞而言是无限的.黑洞如果能够形成,那么随着质量和引力的增加,它的形成过程也会越来越慢,直至需要无限长的时间.而在这个过程中,黑洞通过霍金辐射还会不间断地向外释放物质,二者竞争的结果就是黑洞在形成之前就已经蒸发消失了.他说,“这就好比是向一个没有底的瓶子里倒水,永远倒不满.”
另外两位研究人员斯托伊科维奇和瓦恰斯帕蒂也表示,“如果你将黑洞定义成一个你能够完全丢失某些物体的地方,那你就错了,因为黑洞在任何触目所及的东西落入当中之前就会蒸发殆尽.即使一个人坐在黑洞外面,然后朝黑洞里扔某些东西,在他看来,这些东西也永远不会进入黑洞,而是待在黑洞边界外面.”有人赞同,有人反对
对于克劳斯等人在此次提出的结论,当然也是众说纷纭,有人认同,有人反对.美国加州大学圣芭芭拉分校的物理学家汤·马洛夫表示,“该研究结果表明,霍金辐射的影响和效果比预想的要大得多.如果能够找到坚实的证据,这将是一件相当有趣的事情.”
与马洛夫形成鲜明对比的是,诺贝尔奖获得者、荷兰乌德勒支大学的杰拉德斯·胡夫特并不认同凯斯西储大学的研究发现.他说,“在研究所描述的过程中,不可能产生足够的霍金辐射,使黑洞如他所言的那样快速地消失.”
而美国宇航局戈达德空间飞行中心的天文学家金柏丽·韦弗则评论说,“人们对黑洞和宇宙的认识不会如此之快.”尽管她十分欣赏凯斯西储大学科研小组所描述的结论,但问题是人类目前的观测还没有找到任何能够支持这一观点的事实证据,而天文学家确实在银河系中央的超大黑洞附近观测到星际物质毫无踪迹地消失.
有趣的是,凯斯西储大学的物理学家很快对外表示,航天员与天文学家多年来所观察到事实并没有问题.他们的新发现最有价值的地方在于,对外部观察者而言,黑洞边界的形成将花上无限长的时间.之所以天文学家会认为宇宙中遍布着黑洞,可能是由能够产生巨大引力的特大质量恒星遗骸引起的类似效果.或许2006年7月,美国科学家席尔德所发现的一个一直被当作黑洞的特大类星体能够为研究人员的这一解释提供一些支持. 理论不完善的结果
对于最新的研究结论,中国科学院理论物理所专门从事黑洞物理研究的蔡荣根的反应是,说黑洞不存在并不奇怪,黑洞的争论现状是由于理论不完善造成的.
蔡荣根说,“尽管黑洞提出已经有50年,但科学家对黑洞的了解还并不充分.与牛顿力学定律能够完全地描述日常物体的运动不同,能够完全描述黑洞的理论框架还没有建立起来,因此,克劳斯进行的理论研究必定有一些假定的前提条件作为基础.即使他的结果和推断是正确的,但工作假定是否正确还要打上问号.”
蔡荣根表示：“黑洞是量子引力的第一个实验室,这是继牛顿万有引力之后,科学家希望建立起来的又一理论体系.”他强调,“科学研究,特别是理论物理的前沿研究,各种观点都是允许的,也是并存的,也只有引起大家的争论,才能最终达到真理的目标.”
理论物理学家惊人地相似：他们似乎并不在乎是否在实际中观测到黑洞的存在,也不怕争论.这正应了克劳斯所说的,“我们希望我们的发现至少能刺激大家对黑洞问题进行更广泛的重新思考.”
天文学家普遍认为,宇宙中遍布着黑洞,但他们并没有真正观测到黑洞的存在……
在过去的40年中,如果要评选天体物理学中最广为人知又最迷惑难解的定义,黑洞毫无疑问当数第一.在物理学家的计算中,它在浩瀚的宇宙中几乎无处不在,吞噬一切,解释着种种奇怪的现象.
但是,在天文学家的观测中,却从来没有找到足以令人信服的、黑洞确实存在的证据.怎么会这样?美国克里夫兰凯斯西储大学的研究小组日前给出的答案是：那是因为黑洞根本不存在.
在发表于《物理学评论》的论文中,研究者指出,根据新的数学模型计算结果,黑洞根本不可能形成,就像往一个没有底的杯子里倒多少水,都不可能满溢.种种被附会到黑洞上的宇宙奇特现象,其实完全有可能是其他巨大天体形成的大引力场所产生的.
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关於相对论问题.运动速度快时间变慢.只是对静止观察者比对.但巨大重力场星系.例如黑洞附近.单独绝对存在时间空间真正收缩慢.不是相对得来的.到底运动速度快和黑洞附近重力场有什麼区别.是否两种不同原理.
兔子TU39SG
速度快时间慢是相对静止观察者的观察结论而言的.事实上是观测结果比运动的系统上的时间快.看看相对论因子的推导就明白了：上图中A是相对O以速度v 运动的惯性系,在A与O重合时,从A垂直向上发出一个光子.根据麦－莫实验的结论,无论是A还是O,看到的光速不变.那么A看到的光子路程是ct' ,O看到的光子路程是ct ,同是在t 时间内A移动了vt的距离.ct'、ct、vt三者的关系是：(ct')²＋(vt)²＝(ct)²从上面的关系式解出t' 与t 的关系得到了：t'＝t√(1－v²/c²)公式中的√(1－v²/c²) &叫作洛伦兹因子,这个因子确定了运动系统上的时间与参照系上的观测结果之间的换算关系.从图上可以看出,无论v多块或多慢,对ct' 都无影响,仅对O上的观测结果ct有影响.&时间是由加速度（引力场强度）决定的.t＝τ×c/a&（τ是时间因数）,即时间与引力场强度成反比,引力场强度越大,时间就越慢.
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就比如一个人大声依次念一二三四…同时他以很快速度从你开始往外跑，你会觉得他念得越来越慢，因为声音传到你耳朵需要更久时间，同理，一个人以近光速速度从你开始往外跑，你会觉得他手上拿的闹钟，指针走得越来越慢，因为光需要穿过更长的距离才能到达你眼睛，任何动作都慢了，此时你觉得时间变慢只是表象，而在黑洞附近重力场，时间变慢是真正意义的变慢，这是由相对光速不变能证明的，你衰老速度会同等地减慢欢迎追问...
一个是时间变慢是表像。一个时间是真正意义的变慢。是否有冲突
宇宙射来的 u 子原本只得百万分之二秒生命。最多走得0.6里在大气层应该消失。由於u 子接近光速。所以时间可延长几百倍。到达地面。。到底是什麼原理？
到底有没有「时空隧道」存在。经常有很多事物。飞机。船只。火车。人物。在此失踪。或永远消失。有时经过一段时间或很多年後又在某处出现。。当事人不知自己发生什麼事。可否解释一吓呢
收回自己回答
首先没有“绝对存在时间空间真正收缩慢“， 时空没有收缩，只能说绝对存在的引力场而导致的时间变慢，这同样也是相对的。如果你是被黑洞吸进去的话，你还是感觉不到时间变慢的。两者原理虽是同根但也不完全一样，一个是恒速运动造成的时空扭曲，一个是力和加速度。前者是狭义相对论，后者是广义相对论。有点不明。请举个简单例子说明。两者区别。宇宙射来的 u 子原本只得百万分之二秒生命。最多走得0.6里在大气层...
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山东大学硕士学位论文 摘 要 1915年，爱因斯坦提出了一个全新的理论～广义相对论，给出了描述时空、
质量和引力的场方程，指出万有引力是时空弯曲的表现，预言了黑洞的存在。1916
年，史瓦西首先给出了场方程的一个严格解，进而给出了真空中球对称、无电荷 的静态黑洞模型，其后，理论物理学家们给出了多种形式的黑洞模型。根据经典
理论，黑洞是一个“只进不出’’的系统，黑洞以外的人们无法观测到黑洞内部的
情况，这给黑洞的研究带来了很大的困难。二十世纪七十年代，英国著名物理学
家Hawking证明了黑洞存在热辐射，从而确认了黑洞具有热性质；此后， 自发辐射。从此关于黑洞的辐射成了人们研究的热点问题之一。 黑洞物理学的研究，是一个基础理论的研究，它涉及到物理学基本定律与时
空理论之间的内在联系，己成为包括量子力学、广义相对论、热力学与统计物理
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成及演化，有着重要的意义。在传统研究方法的基础上，正在用量子力学的方法
对黑洞进一步研究。黑洞的存在与否，一开始就存在很大争议，对于相信黑洞存
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洞的可观测量。研究黑洞的辐射，正是寻找黑洞可观测量的一种方法。 2004年’tHooft提出了黑洞量子视界的概念，人们对黑洞的量子化作了初步
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等人也给出了视界的面积谱、质量谱，同时国内也开展了对于黑洞熵、熵密度、
熵流、辐出度等问题的研究。近年来，利用圈量子理论和准正则模对
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