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为什么要测量黑洞质量,为什么黑洞会让时间变慢

来源:整理 时间:2022-06-08 14:27:56 编辑:科技知识 手机版

如果是大质量黑洞,吸积盘的辐射太强,会完全掩盖黑洞本身的效应。黑洞的密度是有限的,黑洞的密度与质量的立方成反比。见史瓦西半径公式。奇点的密度是无限的。霍金对黑洞辐射的研究,是黑洞一开始的辐射。由于其质量小,在快速吞噬其他质量时,是正负粒子的量子场效应和湮灭效应产生的辐射。注意是黑洞本身的辐射,而不是吸积盘视界边缘的辐射。

什么有人说黑洞的质量是无限大的?

当然是因为不懂啊,估计是老眼昏花看科普书时看错了()一般科普上对黑洞的描述分两个部分,一个是视界面,一个是奇点。视界面就是黑洞的边界,静态黑洞的视界面就是以史瓦西半径为半径的球体表面,它只是一个临界面,并非物质表面,但我们一般所说的黑洞就是指这个临界面——视界面包裹的区域,所以视界面大小实际上就是黑洞的大小。

最容易让人产生误解的是奇点,按照定义,这是一个物质能量无限坍缩的时空奇异点,在这点上体积无限小密度无限大,注意了,是密度无限大!不是质量无限大。事实上无论质量是多少,只要它坍缩成奇点就都会变成密度无限大,那是因为体积无限小了!密度=质量/体积用广义相对论的话说就是有限的质量坍缩成到无限小以后导致其周围时空曲率无限大。

为了照顾老眼昏花的孩子,我再列一下大家容易混淆的一些关于黑洞的错误说法,并列出正确说法错误黑洞质量无限大。正确黑洞质量有限。错误黑洞密度无限大。正确黑洞密度有限,黑洞密度与质量的3次方成反比,参见史瓦西半径公式奇点密度无限大。错误黑洞体积无限小。正确黑洞体积以视界半径计算,跟上面一样,体积无限小的是奇点。

为什么黑洞会让时间变慢?

因为引力。根据爱因斯坦的广义相对论,对于处在不同引力场中的观察者而言,时间流逝速率在强引力场中变慢,所以越靠近引力强大的黑洞,时间过得就越慢。引力的本质是时空弯曲,质量越大的天体,其周围的时间和空间被弯曲得越明显,这样其时间就会过得比远离引力场的地方更慢,这就是广义相对论所说的引力时间膨胀效应。事实上,这种效应早已得到实验的证实,并且也被应用于实际情况之中。

根据广义相对论,如果不考虑天体自转的影响,则远离引力场的观察者时间T与靠近引力场的观察者时间t存在如下的关系式其中G是万有引力常数,M是天体质量,r是靠近引力场的观察者与天体中心的距离,c是真空中的光速。通过这个公式,我们可以比较一下地球表面的时钟和远离地球的时钟快慢。把各项参数代入上式得到T1.000000000696t,所以如果累积一年,地球的引力会使地球表面的时钟走得比远离地球的时钟慢了0.000000000696243600365.25秒0.022秒。

如果是引力更强的太阳,则这个时间差为66.4秒。此外,我们也可以比较一下地面时钟和卫星时钟的快慢。以GPS卫星为例,这些卫星距离地球表面大约20180千米。通过计算可知,地面时钟每天要比GPS时钟走慢45微秒。考虑到光速高达30万千米每秒,所以如果没有消除引力时间膨胀效应的影响,GPS的定位误差每天累积可达4510^-6300000千米=13.5千米。

有没有可能黑洞的巨大质量只是人们推测的,其实黑洞没有质量,只是一个通道?

大家发挥脑洞可以,但请具备一定的天文常识,这样才可以聊天。我总有种虐心的无力感啊。先给结论,黑洞不是通道,其根本不是一个洞,和洞八竿子打不着的关系,它就是一个天体。有可能成为时空通道的是虫洞,和黑洞虽然都叫洞,但不是同一种洞的关系。大家不要把这最基本的概念混淆,和随意引申想象。飞行棋的规矩用不到围棋上,虽然都叫棋。

什么是黑洞?先上图吧。这是惯例。当然,这个极端天体就是黑洞闪耀屏幕事件。它是由大质量恒星在生命晚期坍缩形成的。大家用肉眼是看不到的。我们射电望远镜阵列观测到的只是活动视界边缘吸积盘发出的辐射和X射线辐射。电磁波段异常明亮,但完全没有可见光。至于霍金老人黑洞辐射突然又上头条了。也和这张照片没关系。

文章TAG:为什么要测量黑洞质量黑洞变慢测量质量

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