黑洞到底是什么(2)
2023-03-16 来源:你乐谷
我们想象中的“黑洞”
在开始之前,我们先一点点的了解一下关于黑洞的历史,可以分为以下几个阶段:
最开始关于黑洞的认识:关于这个理论最早可以追溯到18世纪,一个叫 John Michell 的牧师,他首先把光速和牛顿逃逸速度结合起来,设计出了一个很有意思的天体模型。
关于这个模型,如果我们站在地球上向上抛一块石头,无论力气再大,石头还是会落回地面,此刻我们假设,如果有一个足够快的速度把它抛上去,如果能摆脱地球引力的束缚,那这个速度就称为逃逸速度,对我们地球而言,忽略空气阻力,逃逸速度是11.2km/s,也就是第二宇宙速度。逃逸速度和星体的质量有关,星体的质量越大需要的逃逸速度就会越大。
所以到后面,就有了这样一个假设,如果一个星体的质量极其大,大到需要比光速更快的逃逸速度,于是就有了最开始的关于黑洞的概念——连光都无法逃出来的天体。
但由于这个概念在当时太恐怖了,不能被教会所接受,于是就没有了后续的研究。
爱因斯坦在1905年提出狭义相对论
后来的转机便是爱因斯坦相对论的出现,1905年,爱因斯坦在独自研究时,他抛弃了自牛顿以来所构建的绝对时空和时间的概念,他重新建立起了一套相对观念。在经典的牛顿物理学中物理学家认为,空间、时间、质量是绝对的,而光速是相对的,而爱因斯坦反其道而行之,他觉得只有光速是绝对的,而剩下其他的都是相对的。于是狭义相对论诞生了。
狭义相对论有两个基本原理:
其一,光速不变原理。
其二,相对性原理。物理学中一切运动都必须遵从同样的视点所处的运动状态。
在上面这些基本的条件下,我们再分析时间和空间,就能够得出让人吃惊的结论。物体的运动速度越快,它的长度就会越长,时间就会越慢,质量就会越大,即钟慢和尺缩效应。但这似乎还不足以完全解决黑洞的问题,关于时空和引力才是关键。
在1908年闵可夫斯基发现了一个重要的理论,关于四维时空的绝对性理论,其实说白了就是借助数学的方法来解释狭义相对论。但可惜的是当时爱因斯坦并没有意识到这一点,相反他觉得用数学的方式去解释显得更加繁琐,甚至去嘲笑这个公式。
在开始之前,我们先一点点的了解一下关于黑洞的历史,可以分为以下几个阶段:
最开始关于黑洞的认识:关于这个理论最早可以追溯到18世纪,一个叫 John Michell 的牧师,他首先把光速和牛顿逃逸速度结合起来,设计出了一个很有意思的天体模型。
关于这个模型,如果我们站在地球上向上抛一块石头,无论力气再大,石头还是会落回地面,此刻我们假设,如果有一个足够快的速度把它抛上去,如果能摆脱地球引力的束缚,那这个速度就称为逃逸速度,对我们地球而言,忽略空气阻力,逃逸速度是11.2km/s,也就是第二宇宙速度。逃逸速度和星体的质量有关,星体的质量越大需要的逃逸速度就会越大。
所以到后面,就有了这样一个假设,如果一个星体的质量极其大,大到需要比光速更快的逃逸速度,于是就有了最开始的关于黑洞的概念——连光都无法逃出来的天体。
但由于这个概念在当时太恐怖了,不能被教会所接受,于是就没有了后续的研究。
爱因斯坦在1905年提出狭义相对论
后来的转机便是爱因斯坦相对论的出现,1905年,爱因斯坦在独自研究时,他抛弃了自牛顿以来所构建的绝对时空和时间的概念,他重新建立起了一套相对观念。在经典的牛顿物理学中物理学家认为,空间、时间、质量是绝对的,而光速是相对的,而爱因斯坦反其道而行之,他觉得只有光速是绝对的,而剩下其他的都是相对的。于是狭义相对论诞生了。
狭义相对论有两个基本原理:
其一,光速不变原理。
其二,相对性原理。物理学中一切运动都必须遵从同样的视点所处的运动状态。
在上面这些基本的条件下,我们再分析时间和空间,就能够得出让人吃惊的结论。物体的运动速度越快,它的长度就会越长,时间就会越慢,质量就会越大,即钟慢和尺缩效应。但这似乎还不足以完全解决黑洞的问题,关于时空和引力才是关键。
在1908年闵可夫斯基发现了一个重要的理论,关于四维时空的绝对性理论,其实说白了就是借助数学的方法来解释狭义相对论。但可惜的是当时爱因斯坦并没有意识到这一点,相反他觉得用数学的方式去解释显得更加繁琐,甚至去嘲笑这个公式。