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黑洞的引力场是环形的还是像日光一样的?

2020-09-14 14:32阅读(61)

黑洞的引力场是环形的还是像日光一样的?:黑洞虽然是一种非常神奇的天体,但是其引力场和普通物体产生的引力场并没有什么差别,只不过黑洞的引力场强度更大罢了

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黑洞虽然是一种非常神奇的天体,但是其引力场和普通物体产生的引力场并没有什么差别,只不过黑洞的引力场强度更大罢了。引力场不同于实际物体,我们不能说其具体的形状,更准确的描述词语是引力场的空间范围以及强度等。

引力场不是环形形状

我认为题主之所以认为引力场是环形的,或许是受到了一些网络图片的影响,假设我们把引力传播的空间范围看做引力的形状,那么引力应该是以引力源为中心的球形形状。我们先来看看真实的黑洞照片。这个图片给我的第一印象就是一个环形的“甜甜圈”,但仅以图片的形状去分析引力的“形状”是不正确的。图中发光发亮的部位是黑洞吸积盘,大量物质在黑洞引力的作用下围绕黑洞本身高速运动,剧烈的摩擦碰撞使物质加热到等离子态,从而放出光和热,如果没有吸积盘的存在,我们是很难直观观测到黑洞的存在的,当我去掉图中发光部分后,就剩下中心的黑色区域,虽然看起来空无一物,但这里却是引力最强的地方,正是由于强引力场的作用,光线传播到这个位置时会被拉向黑洞奇点,从而形成事件视界,事件视界的存在使我们不可能直接观测到奇点的状态。

虽然图中的“吸积盘”是环形的,但其并不代表“引力的形状”就是环形,因为“吸积盘”的成因和角动量守恒有关,不能证明只有“吸积盘”处才存在引力。我们以人造卫星轨道为例,人造卫星之所以可以环绕地球运行,正是由于人造卫星与地球之间的引力作用,然而人造卫星既有穿越地球两极上空的极轨卫星也有处于赤道上空的同步卫星,因此从黑洞“吸积盘”推论引力的形状是不正确的。

从万有引力定律来分析引力场的“形状”

我们可以从牛顿的万有引力公式F=GmM/r2对引力场的“形状”进行简单分析,公式中唯一涉及到几何的因素就是“r”,它代表两个质点之间的距离,但是这个“r”却并非是一个矢量值,也就是说,假设我们把质点A作为引力源,那么质点B无论在哪个方向上,只要其距离质点A的长度相等,那么它们之间的引力强度就是相等的,所有引力强度相等的位置点可以集合成一个球形区域,球面上的任意一点距离质心A的距离是相等的,从这个角度来看,引力场的形状应该是“球形”。

同样,由万有引力公式F=GmM/r2可知,当质点质量确定后,二者之间的引力大小之于距离有关,这样表明万有引力是一种长程力,通常认为其作用距离是无限远的,因此对于引力场“球形”的描述需要加上引力强度的限制。

从相对论角度看引力场的形状

在牛顿的万有引力定律中,引力本质上是一种“力”的表现,然而在实际的天文观测中,有许多现象是万有引力定律无法解释的,比如水星近日点进动与引力透镜等。1915年,爱因斯坦结合狭义相对论与万有引力定律后提出了广义相对论,他认为引力本质上是一种时空的弯曲效应。如下图所示,物体间的引力作用更像是由于时空弯曲而被时空自身“推”在一起的结果。

其实用上图描述引力并不严谨,首先来说空间是三维立体的,其次引力不仅有空间的弯曲,还有时间的变化,因此我认为下图更符合时空弯曲的效果,图中的每一个节点可以表示时间流逝速度的变化。

结语

综上所述,对于引力场“形状”的描述,我们需要站在不同的角度去看待。

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先说下黑洞。

黑洞是大质量天体演化出的一种天体,本质上与其他天体是一样的。我们通常说的恒星,如太阳,都是属于恒星演化中的主序星阶段,根据质量不同,最终会演化为白矮星,中子星和黑洞三大类。如太阳,最终的演化结果是白矮星,这种演化是由质量决定的,太阳的质量不够演化为中子星和黑洞,所以太阳的最终结果就是白矮星了。

而对于质量在太阳质量约30倍以上的天体,最终的演化结果就是黑洞,黑洞是因为其质量太大,星体自身的半径小,从而导致其表面的逃逸速度超过了光速,因此光线不能离开星体,从外界看这个天体就是黑暗的。

天体都有逃逸速度,比如地球的逃逸速度是11.2千米/秒,太阳表面的逃逸速度是617.7千米/秒,而黑洞表面的逃逸速度超过了30万千米/秒。

再说引力场。

引力场是描述引力在空间中形态的一种模型,其本质就是引力,而引力是开放的,所以引力场也是开放状态的。不像磁场是封闭的,所以磁场是具有两极的。开放状态的引力,其作用范围是全方向的,也就是在空间的各个方向,引力的大小和作用距离都是一样的。就像我们在地球上,无论在哪个位置,只要与地心的距离是相同的,所受到的引力大小也必然是相同的。

那么黑洞也是一样的,黑洞的引力虽然非常大,但是也还是引力,不是其他的力,那么所产生的引力场自然也是与地球一样,面向各个方向的,而不是什么环形或者其他的形状。

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黑洞是能量的聚焦点,像日光一样亮亮的,也像日光一样直线辐射。其实黑洞是黑的,黑体运洞的引力奇点,环形是相对的。黑洞的温度也极高,在高温下强大的引力挠动,超光速运动自旋状吸纳着周边的物质,像怪兽一样吞噬一切,连光线也不放过,黑洞的引力场如果不是相对环形的,就不会有这种奇葩的运动功率。

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黑洞是一种特殊的天体,黑代表着黑洞不会向外界发射或反射任何光线,无论是波长波短的光线,洞代表着它能吞噬任何物质包括光在内,一旦坠入便消失得无影无踪。所以要是一个天体的逃逸速度达到了光速,那么就连光线也不可能从它那里逃逸出去了,这样的天体就是黑洞。

  黑洞就是中心的一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小,热量无限大的奇点和周围一部分空空如也的天区,这个天区范围之内不可见。依据阿尔伯特-爱因斯坦的相对论,当一颗相当质量的垂死恒星崩溃,它将聚集成一点,这里将成为黑洞,吞噬邻近宇宙区域的所有光线和任何物质。



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即不是环形的也不是象日光一样,因为宇宙中根本没有黑洞!

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姑且说《宇宙物理体系》让人类对宇宙奥秘的认识提前了100年:

在网上曾看到一个说法:理论物理近百年未有重大突破,按经典力学到相对论量子力学200年一个突破周期计算,我们下一次理论物理重大突破从现在时间算还需等上100年。

以上面这种说法,那么姑且说《宇宙物理体系》的突然降临,让人类对宇宙奥秘的认识提前了100年。

《宇宙物理体系》,不但是理论物理重大突破,而且它直接就是终极物理,大统一物理。它直接揭开了宇宙的奥秘。宇宙奥秘,直接说就是物性,物质基本性质,物质弹性,物质弹性原理。物质弹性原理通解宇宙大自然万象运行机理。

物质弹性原理: 物质受到作用力时,它会臆想把这个作用力弹回去,这种性质叫弹性。弹回去的这个力叫弹力,也叫斥力,也叫反作用力。弹性也即作用力与反作用力。弹性大小即反作用力大小。任何物质都具有弹性。