黑洞是怎么被发现的?黑洞的科学理论发展的轨迹是怎么样的?

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这是一个很宏大的题目,很难用一个短小的篇幅进行整体概述。所以,对于想了解详情的读者,笔者先推荐一本已经翻译成中文的格里宾科普著作《寻找时间的边缘——黑洞、白洞和虫洞》 ,里面比较详细的追溯了关于黑洞从理论计算到实际观测的整个发展过程。这里仅简要罗列十个笔者认为与黑洞相关的重要发展。

一、1911年到1915年间爱因斯坦广义相对论的诞生,这为黑洞的几何时空理论探讨埋下了伏笔。

二、1916年1月,正当爱因斯坦刚刚宣读过自己关于广义相对论的研究之后不久,他又一次向普鲁士科学院宣读了一篇论文,这一次他不是宣读自己的论文,而是代表另一个人,即罹患重病、奄奄一息的原波茨坦天文台台长卡尔·史瓦西,宣读他前两个月刚刚完成的工作——爱因斯坦宇宙方程的一个特异解。这个解预言了一种大质量天体周围的特殊时空几何结构。而这个天体,就是后来的黑洞。令人扼腕的是,史瓦西本人于当年的5月在波茨坦去世,年龄只有43岁。

三、1924到1926年量子力学的诞生,为黑洞的内部性质理论研究打下基础。

手机买彩下载四、1939年印度裔物理学家钱德拉塞卡发表《恒星结构研究导论》,给出了白矮星质量的上限,即形成中子星和黑洞质量的下限——钱德拉塞卡极限。白矮星、中子星,包括黑洞,被认为是宇宙恒星的坟场。钱于1983年因此获得诺贝尔物理学奖,这是与黑洞理论研究相关的获奖。

五、1967到1968年,英国剑桥大学的休伊什和贝尔利用射电望远镜发现了脉冲星。这为找到黑洞创造了直接条件。休伊什于1974年获得诺贝尔物理学奖,这是与黑洞实验观测研究相关的获奖。

六、1970年在肯尼亚发射了被命名为“乌呼鲁”的宇宙X射线探测卫星,对宇宙的X射线源进行了普查。到1971年,与其他天文台的观测资料相对照,初步确定天鹅座X-1射线源就是一个黑洞。它有一个普通亮度的蓝巨星伴星HDE226868,距离地球约6000光年,它的隐形伴星即天鹅座X-1射线源。据计算,其质量为太阳的十倍左右,直径约60千米,射电周期5.6天。目前被认为是最有可能的黑洞候选者。

手机买彩下载七、1971年到1973年,贝肯斯坦、泽尔多维奇、霍金等提出黑洞的热力学理论和量子理论,认为如果黑洞的温度接近绝对零度,就没有向外的辐射;如果不是绝对零度,则一定会有能量辐射出来。另外,温度不是黑洞的唯一属性,其属性还应包括质量、自旋和电荷等。

八、与此同时,与致密的孤立黑洞不同,很多天体物理学家(包括惠勒)提出了超大质量黑洞概念。其内部密度并不很大,但总质量非常大,大到内部的光无法逃逸出去,则从外面看就是个全黑无光的天体。以区别于孤立致密的小黑洞。而且,宇宙本身也可以构成一个黑洞。

手机买彩下载九、1987年,黑洞理论家布兰福德估计,银河系中可能包含了大约100万个孤立的黑洞类天体,距离地球最近的在15光年左右。而且,黑洞还在不断的增加之中。

手机买彩下载十、20世纪末,加拿大科学家伊斯雷尔等提出了黑洞的反弹理论,其要点是孤立黑洞会不断合并,变成一个超大黑洞,最后其质量达到一个临界点,坍缩的黑洞会在距离奇点非常近的时刻,重新开始反弹,回到膨胀的宇宙模式。

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由网友 火星一号 提供的答案:

黑洞最初是理论预言中的一种特殊天体,后来天文学家发现了一系列关键证据可以表明宇宙中确实存在黑洞。

手机买彩下载通过把引力解释为时空弯曲的几何效应,爱因斯坦建立了一个新的引力理论——广义相对论。这个理论的核心是十分复杂的二阶非线性偏微分方程组,它被称为引力场方程。史瓦西最早从这个方程组中得到了一个精确解,它预言了黑洞的存在。根据这个史瓦西解,如果把质量都集中于一个很小的空间中,结果会导致空间被弯曲到就连光也无法摆脱的地步,所以这种天体完全是黑的,它们被称作黑洞。理论上,大质量恒星在消耗完核燃料后,将会自发地坍缩成黑洞。

由于黑洞具有完全不发光并且不反光的特点,这导致我们不可能直接看到黑洞,但有很多证据指明了黑洞的存在。当年天文学家发现了一个十分异常的X射线源——天鹅座X-1,有一颗大质量恒星以很近的距离与另一个致密的天体互相绕着一个共同质心运动,并且该系统不断辐射出大量的X射线。对于这样的现象,最好的解释就是那里有一个黑洞,由于距离很近,黑洞的引力吸引恒星中的物质,结果产生了一个吸积盘,其中的物质由于摩擦作用将会释放出X射线。目前,天文学家已经在银河系中发现了多个这样的特殊系统。

另外,引力波装置LIGO在2015年首次探测到了引力波,根据分析可知,此次引力波来自两个恒星级黑洞的碰撞,这也是证明黑洞存在的有力证据。

目前,天文学家正在打造事件视界望远镜,以期望远镜能够更好地探测黑洞的表面。

由网友 自然风161212381 提供的答案:

黑洞虽然是个引力奇点,但是以自旋的形式存在的,我们观察到的每个星系都属于这种自旋状态,那么在它们的中心有一个超质量的物体在维持这种状态。这个物体在理论上的解释,星系中心存在一个超级黑洞,是黑洞的引力维持着整个星系的平衡状态。像水中的旋涡一样,周边所有物体绕着这个旋涡运动,巨大的引力甩出使物质聚堆形成类似银河系的银臂。这个奇点是什么?毫无疑问是星系中心的一个超级黑洞,在自旋地做空心运动,在它的中心还不定时地喷出高能量的电子暴雾,又叫珈玛射线。以现有的科技手段,虽然没有直接观测到黑洞的真实身影,但是种种迹象表明,科学家对黑洞的预言是有理论根据的,黑洞的科学理论发展的轨迹,他们用方程形式解读其中的奥秘,黑洞视界怎么让时空走向弯曲的,有著名的霍金辐射定理。这些深奥理论仍然还停留在探索阶段,没有生产更好的天文仪器跟踪捕捉到黑洞的蛛丝马迹。

由网友 先生242470081 提供的答案:

手机买彩下载“黑洞”并没有被发现。“黑洞”是广义相对论的“引力场方程”在假设的条件下得出的结论。这不是广义相对论独有的,牛顿的引力理论在这样的假设条件下也会的出“黑洞”的结论。天文学家通过大量的观测,并没有直接观测到“黑洞”。只是通过观察到异常的X射线和所谓的“引力波”等等,认为是“黑洞”吞食天体等行为产生的,间接的“证明”了“黑洞”的存在。有时候科学家们真是不可思议!钻进某一领域太深,完全不顾全局。首先,“万有引力定律”或“引力场方程”并不成立。因为他们都认为“引力”的大小和距离的平方成反比或负相关。依靠这种形式的力形成的运动系统是脆弱的,是不稳定平衡。就像光滑的山尖上放一个圆球一样是不稳定平衡,只要稍微有外力干扰或内部质量突然从新分布,都会打破平衡,圆球就会滚下来,再也回不到山顶上去了。同样,天体的运行轨迹也会发生偏离,从而使天体系统坍塌或散掉。拿地球来说,小行星略过,地震,地质灾害,彗星,核爆炸等等,都会对地球的运动轨迹发生微小的影响,就会使地球的运动偏离轨道,结果不是落到太阳上就是脱离太阳。其它的恒星系统也一样,银河系、更大的天体体系、宇宙都是一样,如果是万有引力维持的都必然是不稳定的平衡系统。而且,天文学家通过观测发现:行星并不是准确的沿着椭圆轨道运动,频繁在轨道附近做不规则运动,他们把这种现象叫“弱混沌”,就是沿轨道做混沌运动。这种现象用万有引力定律解释不了,行星好像在围绕恒星的椭圆形管道里跌跌撞撞的运动一样。还有,从整个宇宙的角度考虑。如果地球不是宇宙的中心,会观测到恒星或者银河系级别的天体,它们运动的速度会一边大一边小。靠近宇宙中心方向的运动速度小,远离中心方向的速度大;如果地球是宇宙的中心,会观测到天体绕地球运动的速度随着距离增大。这里说的是横向速度,不是宇宙膨胀速度,那是纵向或互相远离的速度。两种情况都不是,至少能说明“万有引力”并不是现在认为的那样是长程力。不是长程力也就不是万有了,远距离的两个天体没有作用力。那黑洞作为引力的推论也是不存在的。那为什么有黑洞的间接证明?大家还记得古文“有人亡斧者”吗?认为是这样就往上靠,越分析越像。如果没有这个先入为主,就要找别的原因了。宇宙中的奥秘无穷无尽,人类才看到多少,差远去了。

由网友 stemmer 提供的答案:

谢邀。科学界还没在宇宙中发现真黑洞。

手机买彩下载现有的黑洞的“科学理论”发展轨迹是,假设真黑洞,得到真黑洞的某些性质,然后,硬生生的套在假黑洞一一视界黑洞身上,然后,开始了莫名其妙的歪理斜说,神话着视界黑洞,神话出平行时间、时间旅行、虫洞旅行、四维五维六维七维空间……

手机买彩下载咋物理定律无效了呢?如今,还在出神呢。

由网友 孤猴78345271 提供的答案:

手机买彩下载原创思想,其一,黑洞不是洞,而是个质量奇点,其二,准确地说,天文观测并未直接观测到黑洞的存在,实验室也并未制造出黑洞,所以只是个猜想而已,验证黑洞的存在最终是在实验室里制造出来,并不困难。

由网友 周庆和1178559755 提供的答案:

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