黑洞是不是虚无的空洞,其质量是人们随意猜测出来的吗?

如题所述

这是基于一位网友提出的问题给以的回答。有图有真相如下:

黑洞是一个科学事物,不是凭空想象胡乱推测的。

相反倒是这位题主大神在那里凭空想象,完全凭着吃喝拉撒的生活逻辑来异想天开。

现在科学家们对黑洞的探测和描述都是有严密的理论依据的,这些理论经历了100多年的丰富、发展和检验。

爱因斯坦是黑洞存在的最早理论预言者,这个理论就是引力场方程。

爱因斯坦的引力场方程很复杂,这里就不展开来说,大家可以看下面图片了解。

1916年,爱因斯坦广义相对论发表,场方程是其中的核心数学表达式。

这个方程史无前例的把时间、空间、物质、运动这四个自然界存在的物理量联系起来,方程的左边表达时空弯曲情况,右边表达物质及其运动。

美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒把这个方程描述为:物质告诉时空怎么弯曲,时空告诉物质怎么运动。

爱因斯坦引力场方程发展和修正了万有引力理论。

场方程揭示了牛顿发现的万有引力,本质是质量运动引起的时空弯曲,而万有引力是时空弯曲的表现现象。

任何有质量的物体都会对自己周边的时空造成扭曲,质量越大扭曲就越厉害,这种扭曲的量度就是时空曲率。

但一个物体质量很大而体积非常小时,时空曲率就会变得很极端。

爱因斯坦的广义相对论发表不久,德国天文学家、物理学家卡尔·史瓦西就根据爱因斯坦场方程得到了一个真空解。

这个解的内涵就是:如果一个静态球对称的天体实际半径小于自己质量的临界半径,其周围就会产生奇异现象,即存在一个“视界”,任何物质进入了这个界面,都无法逃脱,连光也不例外。

人们把这个临界半径称为史瓦西半径。

计算史瓦西半径的公式为:R=2GM/C²

其中R为史瓦西半径值,G为引力常数(6.67x10^-11N·m²/kg²),M为天体质量,C为光速。

我们可以看到,这个公式里面有一个光速平方,意指时空曲率大到光都无法逃脱的天体。

1969年,惠勒在一次会议上把这种天体称为“黑洞”,从此“黑洞”这个名词风靡全球。

根据史瓦西半径公式计算,太阳这种质量的天体史瓦西半径为2952米,地球史瓦西半径约9毫米。

但根据奥本海默极限理论,小于太阳质量3倍的恒星尸骸只能成为一个中子星 ,宇宙黑洞必须大于太阳质量的3倍。

当然,一些理论认为,宇宙大爆炸初期有许多微型黑洞,但迄今没有发现这种黑洞存在,也没有确切的证据。

人们孜孜以求的寻找了黑洞数十年,终于找到了。

自从爱因斯坦广义相对论问世以来,更明确的说从史瓦西半径理论提出以来,黑洞就被预言存在,人们一直希望在宇宙中发现它们的存在。

上世纪上半页,科学家们发现了白矮星和中子星,钱德拉塞卡和奥本海默分别计算出了这两种天体的质量极限。

白矮星的质量极限为1.44倍太阳质量,超过这个质量就会坍缩成一个中子星,人们把它叫做“钱德拉塞卡极限”;而中子星不得超过太阳质量的3.2倍,超过这个极限就会坍缩成一个黑洞,人们把它叫做奥本海默极限。

上世纪六十年代,人们发现了一个运行轨迹较为奇怪的天体天鹅座X-1,这是一颗相当太阳质量20~40倍的蓝巨星,它围绕着一个看不见的“伴星”旋转,那里有强烈的X射线辐射,而这个看不见的伴星质量远远超过了奥本海默极限。

人们怀疑这是不是就是传说中的黑洞?

但由于没有更多证据,人们无法肯定这就是一颗黑洞。一直到了上世纪七十年代,有了越来越多X射线证据,只有一颗能够将天体气体加热到几百万度的伴星,才能够发出这种X射线,由此天文学家们认为这是一颗黑洞。

后来通过发射的卫星和大型望远镜发现了这颗伴星稀薄的吸积盘,测量了吸积盘的内径,从而计算出这颗伴星质量约太阳10倍。

天鹅座X-1被认为是人类发现的第一个黑洞。

以后发现的黑洞越来越多,每个星系中心几乎都有一个大质量黑洞。

如我们银河系中心人马座A*黑洞,质量是太阳的400万倍;仙女座中心黑洞质量约太阳的1亿倍。

第一张黑洞照片,是用相当地球直径的射电望远镜阵列拍摄的。

2019年4月10日,人类终于拍摄到了第一张黑洞照片,这张动用了全球数百位科学家,几十个研究机构,通过一个口径相当于地球直径的射电望远镜阵列拍摄得到的照片,数据就有7PB。

这是什么概念,1PB=1024TB,1TB=1024GB,也就是说这张照片需要处理数据量达到700万GB,存储这些数据的硬盘就有几千个。

可以说,这是人类迄今为止信息量最大的一张照片。冲洗这张照片花了两年时间,实际上就是解析处理这庞大的数据。

这张照片反映的是距离我们5500万光年的M87星系中心黑洞,其质量是太阳的65亿倍。

现在人类发现的最大黑洞是TON618类星体中心黑洞,质量为太阳的660亿倍。

人类是怎样观测到黑洞的?

黑洞本来是看不见的,由于其具有视界,就是史瓦西半径的球面界面上,被吸积的物质会发出可见光和迸发出强大的射线能量。

而且其质量、角动量、电荷等物理量,会对周边空间造成引力摄动等影响,会形成吸积盘,搅动出巨大的高能射线,所以会被人类观测到。根据这些观测数据,就能够计算出它的质量等基本情况。

有关黑洞理论经过爱因斯坦、史瓦西、钱德拉塞卡、奥本海默、惠勒、霍金等一大批科学家的研究论证,已经越来越丰富和成熟,得到科学界的共识。因此,黑洞的物理特性怎么只是推测呢?什么没有质量,是个通道等说法都是毫无根据的瞎扯。

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第1个回答  2020-04-19
我认为黑洞的质量是人们随便瞎猜出来的,因为黑洞是宇宙坍塌形成的天体,因此它应该是虚无空洞的,但是它的密度是无穷大的,体积我们又无法测量,那我们压根就没法知道它的质量,因此黑洞的质量应该是人们随意猜测出来的。
第2个回答  2020-04-19
黑洞是一个科学事物,不是凭空想象胡乱推测的,科学家们对黑洞的探测和描述都是有严密的理论依据的,这些理论经历了100多年的丰富、发展和检验。
第3个回答  2020-04-19
它的质量并不是人们随意猜测出来的,而是根据他以往的发展过程当中所吸收的其他物质的质量来进行推断的。