“了解了黑洞就了解了宇宙”这句话怎么理解?

响马21


“了解了人类就基本上了解了宇宙”。原因是宇宙从外面演化到里面,而人类则从里面发展到外面,其两者只是手法上刚好相反,这是宇宙和人在大脑与身体上的先后顺序颠倒而己。


手机用户酒香迷人8972


这要从黑洞的来源说起

黑洞首先是理论的产物,远远超越了实际天文观测,也就是说,理论上预言黑洞的存在在前,实际观测到黑洞在后。

黑洞的存在是由广义相对论推导出来的。而广义相对论完全是爱因斯坦依靠那个绝世聪明的大脑想出来的,爱因斯坦曾经说:“如果我不发现狭义相对论,那么5年之内肯定也会有人发现它;如果我没有发现广义相对论,50年之内也不会有人发现它!”这绝不是吹牛,广义相对论完全来自爱因斯坦聪明的大脑,来自他对万有引力与时空关系的敏感,以至于一开始爱因斯坦找不到一种数学工具来表达引力的物理行为,很幸运这时候已经有了黎曼几何,爱因斯坦终于可以用数学工具来对广义相对论进行描述。

早期的黑洞模拟图像

1916年德国数学家史瓦西首次根据广义相对论也就是爱因斯坦场方程推导出无自旋黑洞周围的时空细节,不过当时爱因斯坦对此并不相信,他认为一个有质量的星球不会被压缩到黑洞这种极端的地步。史瓦希所提出的“视界”概念,也就是光线都无法逃脱的黑洞的引力边界,对于爱因斯坦来说也是不可思议的。史瓦希在理论上发现黑洞后50年,天体物理学家也开始对黑洞产生了兴趣,按照他们的计算,恒星在生命末期,当恒星的质量足够大,中子之间的排斥力不足以抵抗万有引力的时候,就会形成黑洞,这个质量最低要3个太阳质量。天体物理学家通过对中子星,白矮星,超新星的观测,证实了对恒星发展末期的理论推想。因此黑洞存在的理论基础也更加充分。

而在理论物理学家这方面,也没有闲着。1963年新西兰数学家克尔推导出了自旋黑洞周围的时空细节,而20世纪70年代早期,霍金推导出了一系列黑洞感受其他天体潮汐力以及吞噬恒星、相互碰撞的时空细节。同时计算机技术的发展也为黑洞的研究提供了新的帮助,就像霍金和索恩(诺贝尔物理学奖获得者,《星际穿越》的科学顾问)关于“裸奇点”黑洞的打赌,霍金认为不存在没有视界的裸奇点黑洞。而通过计算机模拟,在特定的经过精确调整的引力波爆炸影响条件下是可以存在的,这个赌注霍金输了。

相对于黑洞理论的活跃,天文观测方面进展缓慢,这是因为黑洞不可见的,距离也太远。2012年,加州大学洛杉矶分校的女天文学家Andrea Ghez经过数十年的观测,根据银河系中心恒星的运动轨迹,发现它们绕着银河系中心一个看不到的410万倍太阳质量的黑洞在公转。

通过对银河系中心附近恒星轨迹的观测,发现银河系中心有个巨大的黑洞

2019年才由“事件视界望远镜”发布了首张黑洞照片。黑洞的照片和《星际穿越》里面计算机模拟出来的黑洞效果极其相似。这是因为电影里面是根据目前理论物理学对于黑洞的各种特征,比如黑洞的视界,吸积盘,旋转,喷流,还有巨大引力引起的引力透镜效应等等,进行的视觉效果模拟。

《星际穿越》电影里面对黑洞的影像模拟

而黑洞的照片与模拟影像之间的拟合也证明了理论物理学的正确。虽然人类的观测手段刚刚才能对黑洞进行正面观测,而100年前就可以通过广义相对论推导出黑洞的存在。到目前对黑洞的各种特性都进行了相当多的理论研究。

从以上可以看出来,对黑洞的了解完全就是理论物理学和天体物理学发展的结果,虽然只是理论研究,但是大大扩展了物理学的边界,产生了很多理论,使得广义相对论的研究更加丰富。但是对于黑洞的观察,则会更有力的促进理论物理学的发展。

黑洞中心的奇点,是个非常特殊的地方。在这里的时空弯曲无限强,奇点的各种物理特征,已经达到了爱因斯坦广义相对论的理论极限,奇点的物理特征只能用量子引力的理论去解释。

裸奇点计算机模拟图像,没有视界,只有引力透镜效应

假如真的在宇宙中哪个地方存在裸奇点,或者某一天科技发展到可以利用引力波爆炸来制造一个裸奇点,那么物理学家就可以通过观测奇点的物理特征,来完善量子引力理论,这会使得人类的物理科学得到一次飞跃,意义不亚于爱因斯坦发现广义相对论。


身轻如雁


关于黑洞的问题,需要我们明了黑洞的本质与定义。首先,我们看一个例子。父子俩在公园⛲️玩上抛皮球的游戏。

当儿子👦往天上扔球⚽️时,球获得了初始动能。然而,随着球的升空,其动能不断地转换为地球🌍的引力势能。直至能量全部完成转换时,球就开始掉头向下,又重新回到了地面。

如果由父亲👨向天上抛球的话,该球的初始动能会变大。于是,球🏀会上升到更高的高度。

由于在动能与引力势能转换的过程中,球的质量相互抵消,所以,决定球上升的高度,取决于地球的引力和球的初始速度。

如果某一天体的密度非常大,以至于即便是初始速度达到了光速,也会因引力的束缚而掉头向下时,那么这一天体对外就成为黑色,不再辐射能量。于是,该天体就是我们所说的黑洞。

那么,什么天体可以具有如此大的密度,将光线封闭于其内,而不得逃逸呢?要知道,天体的稳定,是靠其内部粒子的热运动抵抗引力,从而达到平衡状态的。

行星🪐由于其质量较小,只能束缚住大分子(宏观物质)。因而其热度有限,只对外辐射较低频率的热能。所以,行星是不发光的。

而恒星束缚住的主要是原子层次的物质,如氢原子和氦等较轻的元素。由于恒星的质量巨大,使其内部会发生核聚变,从而不断地产生能量。于是,普通的恒星在对外辐射☢️的同时,还能够保持热能与引力势能的平衡。比如太阳🌞,其已经稳定地存在了大约五十亿年左右的时间。

如果恒星内部的氢原子大都聚合为较重的元素,成为铁元素时,其内部的核反应就停止了。于是,恒星的热能不足以抵抗引力的吸引,会进一步地收缩,靠电子的动能来维持平衡,就形成了白矮星。

如果随着对外辐射能量,使白矮星的温度进一步地降低。于是,即便是电子也失去了动能,跌入原子核中,与质子结合为中子。这一靠中子的动能维持平衡的星体就是中子星。其密度之大,相当于把地球缩小至一个高尔夫球⛳️的尺寸。不过,即便是如此高密度的天体,其逃逸速度仍然没有达到光速,还会对外辐射能量。

如果中子星进一步地冷却,使其内部的中子无法抵抗引力的吸引,就会继续塌陷。此时,再无任何层次的粒子阻止收缩,作为基本粒子的中子被它们相互的碰撞💥和挤压而解体,还原为不可再分的最小粒子即量子。

于是,新的天体靠量子的动能来维持其平衡。该天体的密度之大,以至于连光子也无法逃逸出来。于是,该天体不再对外辐射可见光,成为我们看不见的黑色天体。这就是黑洞,是天体演化的最后阶段。

由于量子的不确定性,具有隧道效应。于是,只有少量的高能量子如x射线和伽马射线可以辐射出来。这就是为什么,许多x射线源是黑洞的原因。

所以,即便是黑洞仍然会对外辐射能量,其需要不断地吸食外来的物质以补充能量,来维持其稳定的存在。

如果黑洞的周围不再有可供吸收的物质时,黑洞就会因失去能量而不断地收缩,使其内部量子的能量越来越大,从而加速了黑洞的x射线的辐射,最终走向了大爆炸,在辉煌的爆发中解体,还原为空间的一份子。

说到此,您是否会觉得与我们宇宙的大爆炸有些相似呢?它们都是由不可再分的最小粒子即量子构成的能量团,都具有封闭性;即便是受到激发的量子即光子也逃逸不出来,成为高能量子的封闭体系。

同理,由于各种基本粒子如电子和质子也都是由高能量子组成的封闭体系,从这个意义上来说,各种基本粒子也是黑洞,是宇宙中最小的封闭体系。

总之,在自然界中,只有两种基本的存在形式,即离散的粒子和封闭的系统。宇宙是我们所能感知的最大封闭体系,基本粒子是我们已知的最小封闭体系,而黑洞则是介于两者之间的封闭体系。

它们都是由量子构成的,从而使能量转变为了物质;它们都由于其密度的巨大,使量子被封闭于其中,近似地成为不对外辐射能量的物体,谓之黑体。


淡漠乾坤


讲真,这句话稍微有点片面。

我觉得正确的说法是了解了黑洞、引力波、暗物质、暗能量,就会更了解宇宙。

为什么这么说呢?

实际上,所有的理论都是有局限性的,牛顿力学只能解释我们所在的宏观世界,说白了,出了地球和月球组成的地月系统,有一些微小的误差,运动速度特别快的情况下,误差也会很大。

这个时候相对论就在大尺度上派上了用场,它可以解释高速运动的情况,以及更大尺度的宇宙。

可是,相对论也是有问题的,它的问题不在于是对是错,而是和牛顿力学一样,是有一个适用范围的。我们都知道相对论的基本假设有光速,光速是物质,信息,能量的最快速度。

但是有很多光到达不了或者和电磁波不发生作用的地方,比如:暗物质,暗能量(这两占据目前所知的宇宙总量的95%以上),宇宙大爆炸前38万年的情况。而黑洞中的奇点也是目前理论的一个盲区。

不仅如此,光速还限制了我们所能看到的宇宙的大小,我们能看到的宇宙叫做可观宇宙,只是整个宇宙的一部分。

也就是说,其实目前,在大尺度上,科学的几个研究重点就在暗物质,暗能量,黑洞以及引力波(它的适用面比电磁波更广)

所以,如果能够对这四样东西都有所了解,我们将更加深刻地理解这个宇宙。


钟铭聊科学


的确如此!如果人类真正的明白了什么是黑洞(质量奇点,具有巨大的质量,惯性和引力,没有能量,也不能转换成能量,永远不可能被看见),并在实验室中制造出最小的黑洞,那么宇宙就再无秘密可言,粒子物理和宇宙学的探索就达到终点🏁!

可以认为,黑洞就是科学王冠上的一颗黑钻石! 科学史上最伟大的突破!

所以,2020年科学突破的重中之重就是制造黑洞! 当然这正是本民科毕生最重要的使命之一。

不过,制造出黑洞对于主流物理来说,却是天大的坏消息! 因为黑洞一旦被制造出来,主流物理的整个理论体系必将会沦为一片废墟瓦砾!

所以物理大咖们还是祈祷,别制造出黑洞吧!


外星文明新时代


《宇宙与人类真实历史》

我们这个宇宙实际是多时空的物体,宇宙本身就是一个巨大生命体,是宇外大智慧造就。同时同地有许多空间同时存在,每个空间都有山水动植物,龙凤麒麟等等其实就是其他空间生命。

高层空间的人,我们称其为神佛仙道等等。低层空间则是鬼类古人叫阴间,我们人生存的三维空间叫阳间。研究懂了都是科学不是迷信,所以有人说科学的尽头是神学。

当今科学也知道宇宙是多时空的,提出多维空间理论,特别量子学更是发现宇宙是有思维的,也知道宇宙是多时空的,所以提出平行宇宙理论。

哪个民族都讲神用泥土造人。其实是高层空间的泥土,在高空间造就然后放到地球表面三维空间中,在给我们加上这个肉身,同时怕人类太聪明了做恶,所以把人大脑封闭百分之八十多,众多本能特异功能也封闭,只有修练提高道德才给打开大脑与本能。

人类的灵魂多是犯天条被打下来的,给人一个机会让人修练提高道德再返回家园才是人生目地。所有正的宗教都同理。也就是高层空间不同种族的神类仿照自己形象造就地球上自己的种族人体形象,而元神灵魂多是各层空间犯罪的神类生命。

所以人类才是地球之主,一切动植物都是给人类造就,吃用欣赏玩的。大陆板块是运动的,天灾人祸沉入海底,所以海底有城市遗址,新陆地高层生命再给造就新物种。那个进化论能把人骗死。什么都是不解之迷。

地球也是给人造就的,把高层空间垃圾塞进地球里做为人类的能源,煤矿就是高层空间树木,石油是高层空间的动物尸体。这也是科学不解之迷,因为地球上根本没那么多动植物与形成的条件,必须把众多动植物突然聚在一起,塞进地下高压高温才可,否则烂掉。…

中国古体字实际是高级生命传给人类,目地讲清宇宙,使人提高道德返回去。那么丰富语言只能讲清一点,因为人类思维必须有时空概念,而宇宙到一定境界无时空,比如宇宙之外就如此,中国文化却知道,比如混沌、太虚空无等等。删改汉字那是最大破坏文化。

许多人问为何看不见外星人?它飞碟早突破空间的飞行,比如它进入一个无时间的空间,去哪里一瞬间,快的无法想象,所以才能星际旅行。人家走的是封闭高速,你走的泥路,当然看不见人家了。许多砖家讲飞碟什么空气动力学等等,听了可笑。

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真理再现人间


黑洞非“洞”,而是一个超级天体,或可称之为“黑洞星”。说它是超级天体,因为它是一个超高密度、超大质量、超强引力的超级星体——凭想象猜猜。


中体诗创作者


这句话的意思是,人类不可能完全了解黑洞,所以不可能了解整个宇宙。


秋色正杰


“了解了黑洞就了解了宇宙”=目前为止,人们不了解黑洞里面是什么=“黑箱”=因此也就不了解宇宙。



赵凡丁201


只能说了解了宇宙的一点漏洞


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