银河系中心存在超级大质量黑洞
科学家证明银河系中心存在超级大质量黑洞2013-01-26 09:13:44 来源：新浪科技查看评论进入光明网BBS手机看新闻新浪科技讯北京时间1月26日消息，银河系在宇宙中是完全独立的一个星系，河外星系距离银河系相当的遥远，影响非常的微弱。银河系内部拥有近2000亿恒星，这些恒星能够围绕银河系的中心长期运转，证明中心绝对具有超级质量的星体。经过我们认真的科学计算，获得这个超级星体的质量超过1000亿太阳质量。这个1000亿太阳质量的星体完全能够实现原子结构塌陷。并且我们还计算出这个黑洞星体的“视界线”达到了超级的2688亿公里的遥远事件视界距离，我们的证据完全能够证明银河系中心的星体，是一个超级大质量黑洞体。
1、有关银河系和黑洞的介绍
银河系侧看像一个中心略鼓的大圆盘，整个圆盘的直径约10万光年，太阳系位于距银河系中心约2.6万光年处。鼓起处为银心是恒星密集区，故望去白茫茫的一片。银河系俯视呈旋涡状，有4条螺旋状的旋臂从银河系中心均匀对称地延伸出来。银河系中心和4条旋臂都是恒星密集的地方；太阳位于一条叫做猎户臂的支臂上，距离银河系中心约2.64万光年，逆时针旋转；太阳绕银心旋转一周约需要2.5亿年。银河系有两个伴星系：大麦哲伦星系和小麦哲伦星系；与银河系相对的称之为河外星系。
银心：星系的中心凸出部分，是一个很亮的球状，直径约两万光年，厚约一万光年，这个区域由高密度的恒星组成，很多证据表明，在中心区域存在着一个巨大的黑洞，星系核的活动十分剧烈。核球的中心部分是银核；它发出很强的射电、红外、X射线和γ射线；其性质尚不清楚，可能包含一个黑洞。但是由于目前对大质量的黑洞还没有结论性的证据，所以天文学家们谨慎地避免用结论性的语言提到大质量的黑洞。
银晕：银河晕轮弥散在银盘周围的一个球形区域内，银晕直径约10万光年，这里恒星的密度很低，分布着一些由老年恒星组成的球状星团，有人认为，在银晕外面还存在着一个巨大的呈球状的射电辐射区称银冕，银冕至少延伸到距银心32万光年远。银河系是一个Sb或Sc型旋涡星系，拥有近二千亿颗恒星，为本星系群中除仙女星系外最大的巨星系。
1971年英国天文学家林登·贝尔和马丁·内斯分析了银河系中心区的红外观测和其他性质，指出银河系中心的能源应是一个黑洞，并预言如果他们的假说正确，在银河系中心应可观测到一个尺度很小的发出射电辐射的源，并且这种辐射的性质应与人们在地面同步加速器中观测到的辐射性质一样。三年以后，这样的一个源果然被发现了，这就是人马A；人马A有极小的尺度，只相当于普通恒星的大小，发出的射电辐射强度为2*10(34次方)尔格/秒，它位于银河系动力学中心的0.2光年之内。人马A的周围有速度高达300公里/秒的运动电离气体，也有很强的红外辐射源。已知所有的恒星级天体的活动都无法解释人马A的奇异特性。因此，人马A似乎是大质量黑洞的最佳候选者。
黑洞：是一种引力极强的天体，就连光也不能逃脱。当恒星的史瓦西半径小到一定程度时，就连垂直表面发射的光都无法逃逸了；这时恒星就变成了黑洞。黑洞还存在一个边界，称作事件视界，它和刚好不能从黑洞逃逸的光线的轨迹相重合。视界线(event horizon)：天文学术语，指黑洞的边界，在此边界以内的光无法逃离。
2、详细的计算公式和论证过程
我们首先考虑排除其他星系的干扰和影响：银河系在浩瀚的宇宙中是一个完全独立的星系，离银河系最近的人马矮星系距离有8万光年，接下来是大麦哲伦约16万光年，小麦哲伦约19万光年，其他的星系就更加遥远了。其他的星系对
银河系，以及对银河系内部的恒星，产生的影响作用，是相当微弱的。同时还由于银河系与最近星系的距离至少都有8万光年的遥远距离，并且所有的星系都拥有超级的质量，如果要让银河系与其他星系汇聚到一起，星系做远距离的移动，所需要的能量是一个超级的数字！因此，让它们聚到一起是很困难的，也是非常不容易实现的。事实证明：银河系统治范围内的近2000亿恒星，能够长年累月的围绕银河系的中心运转，说明银河系的中心有一个超级质量的星体存在，并且现在还时时刻刻的吸引和控制着它们。
另外还有：对于我们的太阳来说，银河系内部的其他恒星离我们的太阳，也都是比较遥远的；离得最近的比邻星也达到40万亿公里的遥远距离。由于银河系内部的恒星间距非常遥远，所以它们相互间也几乎没有引力影响。因此，在银河系的内部，恒星与恒星之间的引力影响，也是可以忽略和排除的。巨大的距离数据说明，银河系以外的影响作用，和银河系内部的其他恒星，对我们太阳产生的影响作用都是非常小的(完全可以忽略)。因此我们可以很简单的，把我们太阳与银河系中心的星体之间，建立起一个非常简单的，完全独立的，两个质点来考虑。(银河系内部其他恒星，与银河系中心的星体之间，也是完全独立的点与点引力关系)。
我们把银河系中心的星体(黑洞体)当成一个独立的“质点”；再把我们的太阳当成一个独立的“质点”。我们完全可以按照太空中比较简单的，两个“质点”之间的引力关系公式来计算它们之间的引力大小。参考的数据是：太阳到银河系核心的距离：2.5×10^17 公里(约26000光年)；太阳的质量：1.9891×10^30 千克(为方便计算，取：2.0×10^30 千克)；(环绕银河系中心的轨道)速度：每秒220公里；引力常数G＝6.67×10^-11。向心力公式：F向=mv^2/R；万有引力公式：F＝GmM/r^2
经过我们的公式计算：银河系中心星体对我们太阳的引力是：F向＝mv^2/R ＝3.872×10^20牛顿(N)。我们再根据它们的万有引力关系，计算银河系中心星体的质量。我们采用万有引力公式来计算另外一个“质点”的质量：F＝GmM/r^2，得到银河系中心的星体质量M＝Fr^2/Gm＝1.814×10^41千克(或者1.814×10^38吨)。这个质量数据和太阳质量数据相比，大约是我们太阳质量数据的1000亿倍。因此我们得出：银河系中心星体的质量大约为1000亿太阳质量。
让我们意想不到的是，我们的计算结果与一些国家的科学家计算结果完全一样(后来查询得知)。据斯隆数字巡天(简称SDSS)报道，中国科学院国家天文台与德国马普天文所(Max-Planck-Institute for Astronomy)的天文学家合作，首次利用SDSS-II的大样本晕星数据精确定出银河系的中心质量约为1千亿个太阳质量。1亿相当于10个1000万，如果有1000亿太阳质量累加和叠加到一起，产生的超级内部压力，所有的原子结构都是承受不起的。原子结构塌陷，是一个必然的结果。也就是说，任何的原子结构都将要被这个超级的内部压力给压垮和粉碎。质量达到1000亿太阳质量的超级黑洞是具有这个能力的，这个观点是不容置疑的。那么银河系中心天体的质量到底能不能达到吸引光线的能力？“视界线”数据究竟是多少？我们准备用数据来说话。
接下来我们再继续计算一下，银河系中心黑洞体的“视界线”数据：
我们的计算是根据光线或光子，以每秒30万公里的速度，从黑洞中心的模拟逃逸过程，计算出来的。在光子以光速的逃逸过程中，“光子们”时时刻刻都要受到黑洞体超级引力的影响。光子的运动速度，时时刻刻都要受到黑洞的超级引力影响和引力作用。由于黑洞体对光子具有超级的引力吸引，当光子飞行到“视界线”的时候，将慢慢的降低到“零”速度。当光子以零速度到达黑洞的“视界线”以后，再由“零”速度，开始飞快的加速返回！当返回到发射原点的时候，末速度仍旧还是原来的30万公里每秒(但是光子的运动方向由逃逸，变成了返
回)。我们通过这样细致的模拟计算，得到的“视界线”数据是2.68875×10^14米，或者2688.75亿公里(大约0.028光年)。
我们的计算过程是：首先把光的速度和光的假设质量m带入相应的计算公式。当所有的公式写出来以后，我们进行了公式的化简工作(假设的光子质量m被公式化简过程给抹掉了)；最后得到的公式居然是世界上有名的史瓦西半径计算公式。史瓦西半径：Rs＝2GM/c^2 (G是万有引力常数，M是天体的质量，c是光速)。数据资料：银河系中心星体(黑洞体)的质量：M＝1.814×10^41千克；光速：c＝3×10^8米；引力常数G＝6.67×10^-11；经过我们多次的计算，数据显示证明：银河系中心存在的超级大质量黑洞体的“视界线”；距银河系黑洞体中心点的距离大约有2.68875×10^14米，或者2688.75亿公里；折算成为光年大约是0.028光年。
我们的计算过程是按照黑洞内部光线、光子以30万公里每秒的速度发射，达到“视界线”以后，再进行返回的过程模拟计算的。我们没有考虑外部光线入射和途经黑洞体的情况。入射和途经的光，相对来说更加容易被黑洞吸引！因此我们把银河系中心黑洞体的“视界线”数据扩大到0.03光年(也为了方便记忆)。科学计算得到的数据证明：银河系中心的星体完全达到了黑洞体能够吸引和控制光线的能力。我们可以明确的说：银河系中心的这个1000亿太阳质量星体，物质叠加、累加产生的超级内部压力，完全能够达到压垮所有原子结构的能力。完全能够实现原子结构和物质的“塌陷”，这个证据是不容置疑的。因此，银河系中心的这个1000亿太阳质量的星体绝对是一个“黑洞体”，并且还是一超级的大质量黑洞。这个超级黑洞的质量达到了惊人的1000亿太阳质量，黑洞体的“视界线”达到了近3000亿公里的遥远距离；即距黑洞中心约0.03光年。
观测得到的很多其他证据也充分的表明，在银河系中心区域存在着一个大质量黑洞，星系核的活动十分剧烈。银核区域发出很强的射电、红外、X射线和γ
射线；性质尚不清楚，极有可能包含一个黑洞。但是由于目前对大质量的黑洞还没有结论性的证据，所以天文学家们谨慎地避免用结论性的语言提到大质量的黑洞。在1971年英国天文学家林登·贝尔和马丁·内斯分析了银河系中心区的红外观测和其他性质，指出银河系中心的能源应是一个黑洞，并预言如果他们的假说正确，在银河系中心应可观测到一个尺度很小的发出射电辐射的源，并且这种辐射的性质应与人们在地面同步加速器中观测到的辐射性质一样。
就在三年以后，这样的一个源果然就被发现了，这就是人马A；人马A有极小的尺度，只相当于普通恒星的大小，发出的射电辐射强度为2*10(34次方)尔格/秒，它位于银河系动力学中心的0.2光年之内(我们计算得到的“视界线”数据为0.03光年，这个数据明显在这个0.2光年的范围以内)。科学的发现和数据可以改变个别的一些定义，科学的发展和一些定义应该是在不断往前进步的。所有的现象和数据完全能够证明出这样一个结论：银河系的中心绝对存在超级的大质量黑洞！长期的观测和我们的计算数据，完全能够证明出这样一个最终的结论。
3、结束语
根据我们的天文观测，宇宙中大约有1000亿～2000亿个像银河系这样的星系，银河系的恒星数量接近2000亿颗。还有不少星系比我们的银河系还要大，拥有的恒星数量比我们银河系还要多。宇宙中的星系间距是非常遥远的；由于星系与星系之间的距离非常的遥远，所以星系与星系之间，彼此的联系和彼此的影响，相对来说就显得非常的渺小。如果要让银河系与其他星系汇聚，整个星系移动所需要的能量是一个无法想象的超级数字！因此，让星系聚拢到一起，是相当困难的事情，也是非常难以实现的。
又由于其他的星系与银河系的情况基本上相同。它们的内部情况和外部情况，也基本上与银河系相同。所以宇宙中其他星系的中心，也应该存在有超级大质量
黑洞。宇宙中有近2000亿星系，每个星系拥有大约数千亿恒星(有的星系控制的恒星数量比我们银河系的2000亿恒星数量还要多很多)。如果这些星系的中心，没有超级的大质量黑洞体存在，近2000亿的恒星应该是不受控制的。这些近200 0亿的恒星是没有必要长期围绕其中心运转的。如果它们的星系中心没有超级的引力吸引，这些恒星圆周运转产生的巨大离心力，很容易的就把那些恒星“甩”出去了。因此：宇宙中所有的星系中心，都应该有一个超级的大质量黑洞体存在。宇宙中大约有近2000亿个星系，如果每个星系的中心都拥有一个超级的大质量黑洞，那么宇宙中现在就至少存在有，接近2000亿的超级大质量黑洞。1亿相当于10个1000万，宇宙中同时存在接近2000亿个超级大质量黑洞，应该是一个比较吓人的数据。并且这些超级的大质量黑洞，现在就有可能真正的存在和拥有着。
自然界的规律是普遍存在的，也是一点不揉沙子的！希望大家在学习和工作中，学习使用自己的大脑去思考！要不断的去检验、和考验所有的理论。应该使用“所有人”的理论，去检验“所有的人”。这样才能够发现问题和解决问题！人类才能够前进和不断的进步。
时间简史——从大爆炸到黑洞_高中作文
时间简史——从大爆炸到黑洞 本文是关于高中作文的时间简史——从大爆炸到黑洞，感谢您的阅读！ 坚强，是一个伟大的人所必须具有的品质，若想成就一番伟业，就需要一样东西，那就是不怕困难，不怕失败，永远坚强不屈的精神，而霍金就是拥有这种精神的人。斯蒂芬·霍金教授写的《时间简史》出版于1988年，回答了宇宙是怎样诞生的？它从何而来？又向哪里去？的问题。 书中认为我们现在生活的宇宙有自己的历史起点，它大约诞生于150亿年前，那时，宇宙只是一个点，不占有空间，也没有时间的概念。在这一点发生了大爆炸，时间和空间从此开始，物质开始形成。最初，宇宙的温度极高，随着时间的推移，空间越来越大，温度越来越低，宇宙中的能量与物质不断发生复杂的反应，逐渐形成星系，空间继续扩大，膨胀，直到今天，宇宙仍然在膨胀之中。大约在距今50亿年前，太阳形成。大约在距今46亿年前，地球形成。宇宙继续膨胀，将来也会膨胀，也许在膨胀到一定程度后，宇宙开始收缩，可能会收缩成一个点，一个不占有空间的点。到那时，时间结束。到底会不会这样，现在还说不定。大爆炸之前是怎么回事，不知道。永远也无法知道。这就是大爆炸宇宙的理论基础。我认为;斯蒂芬·霍金教授所说的前半部分是对的，后半部分是不对的。就是我们的小宇宙发生了大爆炸到空间随时间的增长而不断的膨胀直到今天，是对的。但是我们的小宇宙不会膨胀到一定程度后开始收缩，直到又收缩到一个点成为黑洞，进而再产生一次我们的小宇宙的大爆炸。我们的小宇宙会不断的膨胀下去！我认为;大宇宙中有很多黑洞的存在，他们是产生大爆炸的种子，这些黑洞不断的吸收大宇宙中的物质，不断的膨胀下去，直到达到了大爆炸的临界点就会产生大宇宙中的大爆炸。产生出和我们一样的小宇宙。这些黑洞不断的吸收大宇宙中
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物理与人类文明期末大作业 论文题目：浅谈对黑洞的理解学院：管理学院 班级：工商122 姓名：张文姣 学号：1207010233
摘要：本文介绍了有关黑洞的一些问题,包括黑洞的起源、形成，处于时间与空间之间的黑洞，使时间放慢脚步，使空间变得有弹性，同时吞进所有经过它的一切。同时还介绍了一些对黑洞的误区；现在引发出对黑洞是否存在提出了怀疑。虽然现在我们对黑洞的认识很大程度上是在一定的猜想上进行的，但是终有一天人类会解开黑洞之谜。黑洞是现代物理学和天文学中研究的一个热点。 关键字：黑洞，黑洞理解误区，是否存在黑洞 一、黑洞的含义 黑洞是一种引力极强的天体，就连光也不能逃脱。当恒星的史瓦西半径小到一定程度时，就连垂直表面发射的光都无法逃逸了。这时恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。由于黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直接观测到黑洞。然而，可以通过测量它对周围天体的作用和影响来间接观测或推测到它的存在。黑洞引申义为无法摆脱的境遇。它的基本特征是具有一个封闭的视界。视界就是黑洞的边界。外来的物质和辐射可以进入视界以内，而机界内的任何物质都不能跑到外面。 二、黑洞的形成 要了解黑洞是如何形成的，我们先对恒星生命过程作以简单了解： 众所周知：通常的恒星是靠万有引力的吸引效应将物质聚集在一起的。同时恒星内部的热核反应所产生的大量热能造成粒子的剧烈运动而形成排斥效应，当这两种效应达到稳定平衡时候，恒星将会塌缩。但是，由于热核反映能量逐渐消耗，以至耗尽，恒星就会冷却下来，万有引力的作用大于排斥效应的作用使恒星发生塌缩。原子的壳层将被压碎形成原子核在电子海洋中的漂浮状态。这时电子之间的 斥力与恒星自身引力相比处于劣势地位，恒星将发生塌缩，体积减少，导致塌缩的密度是非常大的。 1. 白矮星的形成 由于恒星热反应停止以后，辐射压力减少，使恒星发生收缩，在收缩过程中，核内高温使物质发生电离。星体内部充满电子，由于电子服从泡利不相容原理。物质粒子靠的十分接近时候不能具有完全相同的状态。即两个相同的自旋为1/2的粒子不可能同时具有相同的位置与速度，这将导致粒子在吸引、接近的过程中产生很强的斥力平衡，按照相对论理论，粒子之间的相对速度不能超过光速。由泡利不相容原理产生的斥力就有上限。经过计算这种斥力上限为1.4个太阳质量，称为钱德拉卡极限。当恒星质量小于1.4倍的太阳质量时，电子简并压可以完全抗衡引力，阻止恒星进一步塌缩，从而形成白矮星。 2 .中子星的形成 根据万有引力公式2Mm F G R 引公式可知，一颗恒星的质量越大，引力就越强，对于质量不太大的恒星而言，塌缩的速度还不算快，若恒星质量大于1.4个太阳质量，则电子之间的简并压就不能抗拒引力塌缩，导致星体密度继续增加，当温度足够高时候，高能光子把原子核分裂成质子和中子，质子又与电子结合成中微子，使得星体内部存在大量中子。中子也服从泡利不相容原理，出现附加压强，称为中子简并压。经过计算这种斥力上限为2-3个太阳质量，称为奥本海默极限。
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计算天体的质量和密度 知识梳理 注意：计算天体质量需“一个中心、两个基本点”： “一个中心”即只能计算出中心天体的质量;“两个基本点” 即要计算中心天体的质量，除引力常量G 外，还要已知两个独立的物理量。 例题分析 【例1】下列哪一组数据不能估算出地球的质量。引力常量G 已知( ) A.月球绕地球运行的周期与月地之间的距离 B.地球表面的重力加速度与地球的半径 C.绕地球运行卫星的周期与线速度 D.地球表面卫星的周期与地球的密度 【例2】已知引力常量G ．月球中心到地球中心的距离R 和月球绕地球运行的周期T 。仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有（ ） A ．月球的质量 B ．地球的密度 C ．地球的半径 D ．月球绕地球运行速度的大小 【例3】（2006北京）一飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行,认为行星是密度均匀的球体,要确定该行星的密度,只需要测量( ) A.飞船的轨道半径 B.飞船的运行速度 C.飞船的运行周期 D.行星的质量 【例4】（2005广东）已知万有引力常量G ，地球半径R ，月球和地球之间的距离r ，同步卫星距地面的高度h ，月球绕地球的运转周期T 1，地球的自转周期T 2，地球表面的重力加速度g 。某同学根据以上条件，提出一种估算地球质量M 的方法： 同步卫星绕地球作圆周运动，由得 ⑴请判断上面的结果是否正确，并说明理由。如不正确，请给出 正确的解法和结果。 ⑵请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法并解得结果。 同步练习 1.已知下面的哪组数据可以计算出地球的质量？引力常量G 已知（ ） A ．月球绕地球运动的周期和月球的半径 B ．地球同步卫星离地面的高度 C ．地球绕太阳运动的周期和地球到太阳中心的距离 D ．人造卫星在地面附近的运动速度和周期 2.下列哪一组数据能够估算出地球的密度。引力常量G 已知( ) A.月球绕地球运行的周期与月地之间的距离 B.地球表面的重力加速度与月地之间的距离 C.绕地球运行卫星的周期与线速度 D.绕地球表面运行卫星的周期 3.（05天津）土星周围有美丽壮观的“光环”，组成环的颗粒是大小不等．线度从1μm 到10m 的岩石．尘埃，类似于卫星， 它们与土星中心的距离从7.3×104 km 延伸到1.4×105 km 。已知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为14h ，引力常量为6.67×10-11 N ?m 2 /kg 2 ，则土星的质量约为（估算时不考虑环中颗粒间的相互作用）（ ） Ａ．9.0×1016 kg Ｂ．6.4×1017 kg Ｃ．9.0×1025 kg Ｄ．6.4×1026 kg 4.地球公转的轨道半径是R 1，周期是T 1；月球绕地球运转的轨道半径是R 2，周期是T 2。则太阳质量与地球质量之比是（ ） A. 2 2322 131T R T R B. 2 1322 231T R T R C. 2 2222 121T R T R D. 2 1 222 221T R T R 5.（05全国Ⅲ）最近，科学家在望远镜中看到太阳系外某一恒星有一行星，并测得它围绕该恒星运行一周所用的时间为1200 年，它与该恒星的距离为地球到太阳距离的100 倍。 假定该
粤教版六年级科学下册第12课《银河系》教案
教学内容： 银河系 教学时间： 3课时 教学设计： 第1、2课时 教学目标： 1、认识银河系的基本构成、性状特点及大小；知道太阳系、银河系、河外星系及宇宙间的关系。 2、注重事实，乐于合作与交流。 3、能在已有知识经验的基础上，做出解释与结论。 教学重点： 认识银河系的基本构成、性状特点及大小；知道太阳系、银河系、河外星系及宇宙间的关系。 教学方法：练习法，讨论法 第1课时 （一）导入： 今天老师来给你们讲一个故事《牛郎织女》。导入到对于银河的学习。 （二）活动过程
活动一：走进神秘的银河系 1、先观察课本上52页图片，认识银河系的形状。 2、理解为什么在地球上看银河系像一条带子？ 3、认识银河系的组成和大小。 银河系中恒星和行星的数量很多，大约1000亿——2000亿颗恒星，1000亿颗到底是个什么样的概念。如我们用黄豆作比较大约5粒黄豆是1克，那么一斤是500克，大约2500粒黄豆，那么1000亿粒黄豆是多少斤呢?4千万斤，如果100斤装一个大袋子，那么可以装40万袋，2000亿粒黄豆的话就是8千万斤，那么就要装80万袋。要装下1000亿粒黄豆需要40万个袋子，那么我们就可以想象一下能装下1000亿——2000亿颗恒星的银河系相当于多大的袋子啊。从而想象银河系之大。如果我们画一千亿个0呢，看来银河系的家庭成员的数量那是多么大的一个数字啊。 理解1光年、2000光年及10万光年的距离 地球半径约6371千米，由此算出地球的周长约为4万千米，1光年约10万亿千米，能绕地球2.5亿圈。银河系直径约10万光年，厚约2000光年。也就是说沿银河系直径要走10万年，穿过银河系中心的厚度也要走2000年。1光年的距离要绕地球2.5亿圈，2000光年，就是绕地球5000亿圈，那么10万光年就是绕地球25万亿圈。如果我们从地球上以光速飞行的话，到银河系的中心还需要约2.8万念呢。多么遥远的距离啊！ 活动二：认识宇宙： 1、学生交流汇报课前搜集的资料。在有了一定的资料作铺垫的基础上让学生闭上眼睛想象一下宇宙有多大？ 无边无际、浩瀚无边。 2、认识宇宙中除了太阳系、银河系还有许多河外星系组成。 拓展活动：继续关注无垠的宇宙 如宇宙的起源？宇宙中还有没有生命？宇宙中的黑洞是怎么回事？宇宙将来会怎么样？等等很多问题，将课堂上的研究延伸到课下。 问题解答 问题一：银河系的组成。 问题二：为什么我们看到的银河系像一条带子？
黑洞
黑洞的讨论和研究 摘要：黑洞是现代物理学和天文学中研究的一个热点。本文详细讨论了黑洞的概念、形成过程、种类和性质以及特点，从而证实了黑洞的存在；研究了经典黑洞和量子黑洞；研究表明要确定一个黑洞只需知道其质量、电荷、角动量；讨论黑洞的目的就是为了供人们开发利用，因而文章也列举了几种探测黑洞的方法；最后是明确了研究黑洞重大意义。 关键词：恒星；黑洞；引力塌缩；视界半径 Black hole discussion and research Abstract: Black hole is a hot spot in modern physical and astronomical research.This thesis discussed the concept of the Black hole.the process of the formation,the type,the natune as weii as the characters in detail,thus confirmed that the Black Hole did exist.Thcs article also studied classical Black Hole and Quantum Black Hole.The research indicated that we can determine a Black Hole only need to koow mass,electric charge and angular momentum.The purpose to discuss the Black Hole is for dendopment and utilization.so the article also enumerate seueral methods of detecting a Black Hole. The great significance of studying the Black Hole is specified at the end of this alticle. Key words: Star, Black hole, Gravitation Collapse, Hohzon Radius.
时间研究(理论物理学)
1.时空间隔和物理事件 狭义相对论中，一维时间和三维空间构成闵可夫斯基四维平直时空，其度规可取为gμv=(－1,1,1,1)，任意两个物理事件的四维间隔的平方写为： (?s)2=?c2?t2+?x2+?y2+(?z)2 四维间隔的平方只有三种类型：(?s)2<0称为类时间隔；(?s)2=0是类光间隔；(?s)2>0是类空间隔。相应的物理事件分别称为类时事件、类光事件、类空事件。如果两个物理事件代表的是某一物质的运动，它们分别是亚光速运动、光速运动、超光速运动。四维间隔在洛伦兹变换下保持不变，因而这三类不同类型的运动不会通过坐标变换而互相转化。如亚光速运动不可能变为超光速运动；反之亦然。 2.时间膨胀 狭义相对论预言，运动时钟的“指针”行走的速率比时钟静止时的速率慢，这就是时钟变慢或时间膨胀效应。[2] 考虑在K系中的某一点静止不动（即空间坐标间隔为零：x=0,y=0,z=0）的一只标准时钟，此时洛伦兹变换中的前三个方程给出： x′=0,y′=0,z′=0 这是时钟在K'系中的运动轨迹，即时钟以不变速度v沿x'轴的正方向运动。洛伦兹变换中的第三个方程给出： 1 t′= 1? c2 式中t是给定时钟显示的时间间隔，因而是固有时。由于时钟的速度v总是比光速c小，该式中的1?v2 （即膨胀因子）大于1，因而t'>t，即在K'系中看来运动的时钟走慢了。但 c2 t'是坐标时，因为它是K'系中两个不同地点的时钟记录的时间之差，所以上面所谓的时间膨胀实际上是说“固有时比坐标时小”。直接的实验验证包括飞行μ子寿命增长和环球飞行原子钟速率减慢。 3.钟慢效应
由坐标变换的逆变换可知： t=γ T+Xu c2 故： ?t=γ ?T+?Xu 2 又：，（要在同地测量） ?X=0 故： ?t=γ?T （注：与坐标系相对静止的物体的长度、质量和时间间隔称固有长度、静止质量和固有时，是不随坐标变换而变的客观量。） 4.霍金悖论 英国理论物理学家史蒂芬霍金悖论主张黑洞不可能透露出东西，所有那些被它吞噬的东西将永远置身于我们的宇宙之外。这一论断被一些人称为“霍金悖论”（为了解决“悖论”从而引发了平行宇宙的概念，或者说有多个宇宙共存的说法），因为它与量子理论相抵触。 如今，霍金已修改了黑洞理论，认为黑洞是可以“重新开放”的，所吞噬的信息可以以另一种形式释放出来，就像我们生活中的燃烧一样，只是信息的转化而已。 经过29年的思考，斯蒂芬·霍金表示、他以前对黑洞的看法是错误的。2004年7月14日，这位剑桥大学的著名物理学家正式发表了一篇论文，认为黑洞这种由星体残骸演化成的漩涡会保留被吞噬物体的痕迹、而且终将释放出少量被撕碎的物质。 霍金激进的新理论颠覆了他30年来为了科学地解释黑洞悖论而进行的努力：被吸入黑洞的物体怎样才能真正消失，不留一点痕迹呢长期以来他一直是这样认为的，而亚原子理论认为物质的形式可以相互转换，但不可能完全消失。此前、霍金坚持认为、黑洞会摧毁其中所包含的一切微小信息，然后只是正常向外辐射能量。在第17届国际广义相对论和万有引
最新沪教版小学语文六年级上册《星河》资料银河系(精品)
《星河》资料 银河系 银河系，古称银河、天河、星河、天汉、银汉等[1] ，是太阳系所在的星系，属于棒旋星系，包括1,000亿- 4,000亿颗恒星和大量的星团、星云，还有各种类型的星际气体和星际尘埃。它的直径约为12万光年，中心厚度约为1.2万光年，可见物质总质量大约是太阳质量的2,500万亿倍。 银河系具有巨大的盘面结构，有一个银心和四条旋臂（最新研究银河系只有两个旋臂，其中太阳所在的猎户座臂只是一个主旋臂的小分叉），旋臂相距4 ,500光年。太阳位于银河系一条旋臂—— 猎户座旋臂，至银河中心的距离大约是2.6万光年，而我们居住的地球则属于太阳系中的一个行星。 2003年1月，英国科学家发现，银河系外围可能镶嵌着一个由数十亿颗恒星组成的巨大的环。2015年3月，科学家发现银河系体积比之前认为的要大50%。 天体概述 银河系是太阳系所在的恒星系统，包括1,200亿颗恒星和大量的星团、星云，还有各种类型的星际气体和星际尘埃，它的可见总质量是太阳质量的一千四百亿倍。在银河系里大多数的恒星集中在一个扁球状的空间范围内，扁球的形状好像铁饼。扁球体中间突出的部分叫“核球”，半径约为7,000光年。核球的中部叫“银核”，四周叫“银盘”。在银盘外面有一个更大的球状区域，那里恒星少，密度小，被称为“银晕”，直径为7万光年。
银河系的物质约90%集中在恒星内。恒星的种类繁多，按照物理性质、化学组成、空间分布和运动特征，恒星可以分为五个星族。最年轻的极端星族Ⅰ恒星主要分布在银盘里的旋臂上；最年老的极端星族Ⅱ恒星则主要分布在银晕里。恒星常聚集成团。除了大量的双星外，银河系里已发现了一千多个星团。银河系里还有气体和尘埃，其含量约占银河系总质量的10%，气体和尘埃的分布不均匀，有的聚集为星云，有的则散布在星际空间。20世纪60年代以来，发现了大量的星际分子，如一氧化碳、水等。分子云是恒星形成的主要场所。银河系核心部分，即银心或银核，是一个很特别的地方。它发出很强的射电辐射、红外辐射、X射线辐射和γ射线辐射，性质尚不清楚，那里可能有一个巨型黑洞，据估计其质量可能达到太阳质量的250万倍。 1971年英国天文学家林登·贝尔和马丁·内斯曾分析了银河系中心区的红外观测和其他性质，指出银河系中心的能源应是一个黑洞，并预言如果他们的假说正确，在银河系中心应可观测到一个尺度很小的发出射电辐射的源，并且这种辐射的性质应与人们在地面同步加速器中观测到的辐射性质一样。三年以后，这样的一个辐射源果然被发现了，这就是人马A。 人马A有极小的尺度，只相当于普通恒星的大小，发出的射电辐射强度为2* 10（34次方）尔格/秒，它位于银河系动力学中心的0.2光年以内。它的周围有速度高达300千米/秒的运动电离气体，也有很强的红外辐射源。已知所有的恒星级天体的活动都无法解释人马A的奇异特性，因此，人马A似乎是大质量黑洞的最佳候选者。但是由于当前对大质量的黑洞还没有结论性的证据，所以天文学家们谨慎地避免用结论性的语言提到大质量的黑洞。我们的银河系大约包含两千亿颗星体，其中恒星大约1,000亿颗，太阳就是其中典型的一颗。银河系是
神秘的黑洞_初中作文
神秘的黑洞 本文是关于初中作文的神秘的黑洞，感谢您的阅读！ 黑洞，这个人们听了都有一点害怕的神秘物体。在科幻小说中，黑洞是一个恐怖的地方。一旦你靠近它，它就会把你吸进去。黑洞，是一个来了就不能走的“世界”。 可是，黑洞到底是什么，谁也说不清楚，因此，科学家决定探秘黑洞。当然，他们并不会让人类接近黑洞。所以，他们用机器人探测黑洞，机器人在黑洞边慢慢地飞着，想靠近黑洞，慢慢地，机器人飞到了快要进入黑洞的那一大片区域，叫事件视界，进入事件视界，你就会觉得有一股强大的力量吸着你，机器人这是前进的速度非常非常地慢，最后好像停了下来。其实，机器人并没有停下来，它还在缓缓前进。最后，机器人被黑洞拆分成碎块，吸进了黑洞。如果机器人将镜头向后，会是一片漆黑，如果机器人将镜头朝前，先会黑黑的，后面会看到许多星星，再往后看，会看到黑洞的中心，奇点。 黑洞之所以拥有强大的吸引力，是因为黑洞的密度很高。那么，黑洞又是如何形成的呢?时光将追溯到140亿年前，宇宙诞生时。一个濒临灭亡的恒星爆炸成许多黑洞，这些年轻的黑洞和另一个黑洞合并，形成了一个超大质量黑洞。 很多人会问月亮绕着地球转，地球绕着太阳转，太阳又绕着谁来转。这个问得很好。科学家发现，在银河系的中心，周围的恒星绕着一个隐形的星球转，那么，这个隐形的星球是什么。只有黑洞，拥有如此巨大的引力，但是这个黑洞，绝非一般普通的黑洞，只有超大质量黑洞。或许黑洞是通向另一个“世界”的大门。宇宙可能就是一个大大的黑洞。 如果有一天，一个人来敲你家的门，说他是你的后代，你不要重重地把门关
上，他可能就是从黑洞穿越的。英国科学家霍金猜测在黑洞中，人类可能穿越了会幸存。 黑洞对人类居功至伟，毫不夸张的说，如果没有黑洞，我们将不复存在。
浅谈对黑洞的理解
浅谈对黑洞的理解 精品文档 --------------------------精品文档，可以编辑修改，等待你的下载，管理，教育文档---------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 物理与人类文明期末大作业 论文题目:浅谈对黑洞的理解 学院:管理学院 班级:工商122 姓名:张文姣 学号:1207010233 --------------------------精品文档，可以编辑修改，等待你的下载，管理，教育文档---------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 精品文档 --------------------------精品文档，可以编辑修改，等待你的下载，管理，教育文档---------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 摘要:本文介绍了有关黑洞的一些问题,包括黑洞的起源、形成，处于时间与空间之间的黑洞，使时间放慢脚步，使空间变得有弹性，同时吞进所有经过它的一
有趣的数字黑洞
《有趣的数字黑洞》教学设计 人教版数学五年级上册教材，在学完循环小数和用计算器探索规律后，教材31页有一个补充的数学小知识“你知道吗？——数学黑洞。笔者查阅相关资料后，感到“数字黑洞”知识非常有趣，有必要让学生进行初步的了解，进而来感受数学的神奇和不可思议。 一、游戏导入，自主尝试。 师：同学们喜欢玩游戏吗？今天我们就来玩一个有关数字的游戏。 游戏规则： 1、任选不完全相同的三个数字。 2、用三个数字分别组成一个最大数和最小数，求出两数之差（如果差不够三位数，用0补足）。 3、对差不断重复上面的运算。 师：谁来读一读游戏规则。（生读） 师：不完全相同的三个数字是什么意思？ 生：就是三个数字不能都一样。（能不能举个例子来说明？） 生：比如：1、2、3；2、3、4；这都可以说是不完全相同的三个数字。 师：他举的例子是三个数字都不一样，还可以是那类的数字？ 生：还可以是像2、2、3这样的，有两个数字一样。 师：同意吗？（生回：同意！） 师：有两个数字相同的也可以，比如5、5、0三个数字。需要给大家补充说明一点，如果你选用的是像5、5、0这样其中有数字是0的三个数字的话，组成的最大数是550，这个没有疑问，组成的最小数应该是055或者说是55，而不是505。 师：那么游戏规则的第3条，对差重复上面的运算是什么意思呢？ 生：就是把差看成三个数字，再组成最大数和最小数相减求差。 师：大家的理解很正确。那下面我们举例子来看看这个游戏怎么玩，选那几个数字呢？我们是五年级8班，那就取数字5和8再选一个0,0比较特殊，好不好？（生回：好）师板书如下： （此处教师板书和引导的目的是：1、让学生明确游戏规则的第3条。2、用标序号和列竖式的形式来让学生明白，怎样有序记录游戏的每一步。3、用省略号表示不断重复计算下去。） 师：如果一直这样计算下去，你就会有一个有趣而重大的发现，到底是什么发现呢？下面大家接着玩这个游戏！ 师：谁有了发现？ 生1：我有发现，我的发现是，计算下去，就会得到一个差永远是495，再重复还是495，我举了好几个例子都是这样。 师：哦，他的发现是，计算下去会得到一个数495，继续重复还是495。请你给我们展示展示你的发现过程，好不好？（学生把计算过程用投影展示出来，同时讲解） 师：这位同学讲的很清楚并且特别会学习数学。他发现规律之后，害怕是一种巧合，就又举了几个例子来验证，发现都是这样！老师觉得我们大家都要学习他的这种严谨的学习态度。 师：刚才他举得例子中三个数字都不相同，有谁和他举得例子不一样？ 生2：我的和他的不一样，我选的是0、0、1三个数字，但我的发现和他的一样，也得到了495。 师：数学真奇妙，选的数字不同，但结果是一样的。 生3：我选的三个数字是7、8、9，我计算了6次，第5次就得到了495. 师：通过刚才大家的发现，我们知道了，只要选择不完全相同的三个数字，按照游戏的规则进行计算，最终我们一定会得到一个数，这个数就是495，再重复还是495，仿佛掉进了黑洞，永远出不来一样。 师：是不是很有趣，很神奇啊？ 生：是！（生齐答） 师：这种现象，在数学上叫做“数字黑洞”（师课件出示） 师：像刚才发现的495，它就是一个数字黑洞，因为是选取不完全相同的三个数字得到
黑洞的形成
黑洞的形成 宇宙中的天体也与地球上的生物一样，会经历诞生、成长、衰老和死亡。究竟黑洞是什么？广义相对论预言，黑洞就是大质量恒星死亡以后的“残骸”。具体来说，黑洞是质量大于20倍太阳质量的恒星死亡以后形成的一种天体。 力学知识告诉我们，万有引力无处不在，它和物体的质量成正比、距离的平方成反比。那么，任何一个恒星各个部分之间当然也是存在万有引力的。但是，恒星之所以能够维持一个较大的球形而没有被万有引力吸引得“塌缩”下去，是由于存在其他的力与引力抗衡，这个力就是恒星内部热核反应加热气体产生的膨胀力。大家知道，热核反应的基本过程是将较轻的氢原子合并成较重的氦原子，在这一过程中会释放出大量的热量。等到核燃料逐渐耗尽的时候，恒星也就开始衰老，濒临死亡了。这时，气体就会逐渐冷却下来，与引力相抗衡的气体压力因而就会大大减小。于是，恒星的外周部分在强大的万有引力作用下迅速向中心塌缩，恒星的体积迅速缩小。在塌缩过程中，恒星内部会形成反弹激波，恒星外层的气体会在反弹
激波的作用下爆炸，将一部分气体抛到宇宙空间中这就是后面将要提到的超新星爆发或伽马射线暴现象。 下一步的命运取决于原先恒星的质量。如果原先的恒星质量较小，小于10倍太阳质量，当恒星缩小到一定程度后，一种叫做“电子简并压力”(见注释)的力能够与引力抗衡，星体于是停止塌缩。这时形成的星体叫“白矮星”。这种星体表面仍然存在少量可燃烧物质，但是温度非常高，所以颜色很“白”。再加上这种形体体积很小，即“很矮”，所以叫做白矮星。 如果爆发前恒星的质量比较大，大于10倍太阳质量但小于20倍太阳质量，引力就会更强一些，这时电子简并压力也无法与引力抗衡，恒星会进一步塌缩。这时另一种力——“中子简并压力”（见注释）出现并发挥作用，能够与引力达到平衡。星体于是停止塌缩。这时形成的星体叫做“中子星”。中子星中大部分物质都是由中子构成的，中子和中子之间空隙很小，故中子星密度非常大：它的半径只有10公里，但是质量却达到太阳质量的2倍! 如果爆发恒星的质量高于20倍太阳质量，引力会非常强，即使是中子简并压力也无法与之平衡，于是恒星只能进一步地塌缩下去，变成一个黑洞!美国宇航局(NASA)于2010年11月15日宣布发现的最年轻的黑洞，其前身星正是一个大约20倍太阳质量的恒星! 科学家通过详细的研究表明，对于质量大于20倍太阳质量的恒星，它们演化的最终结局虽然都是黑洞，但却有两种截然不同的具体表现：一是超新星爆发，二是伽马射线暴。恒星到底表现为哪种方式，取决于恒星的初始物理状态，比如旋转的快慢。旋转慢的大质量恒星死亡后会发生超新星爆发;而旋转快的则会形成一个强大的“喷流”，也就是伽马射线暴。超新星爆发与伽马射线暴两种爆发的总能量相差无几，区别在于前者较为“温和”，即这些能量是在较长的时间里爆发,而且向不同方向喷出，而后者非常剧烈，在极短时间里——从不到1秒到几百秒——就发出巨大的能量, 而且集中在一个方向上。到目前为止，伽马射线暴是人们所观察到的宇宙中最剧烈的爆发现象。它是上世纪60年代才偶然发现的比较新的天文现象，关于它的起因仍是一个谜，因此这是目前天体物理研究的一个热点。而这次观测到的年轻黑洞，是形成于31年前的一次超新星爆发。 【注释】：要真正了解甚么是简并压力(Degenerate pressure)，先要明白量子力学(Quantum Mechanics)的泡利不相容原理(Pauli's exclusion principle)。简单来说，有一些基本粒子(例如电子、中子、质子等)是有排它性的，它们不能占据空间中的同一个位置。就好像一群顽皮小孩，你要他们靠在一起，他们总会推推撞撞，要把旁边的小孩赶得远远的。你要他们靠得越近，要用的力量也越大。这种粒子间的相互排斥力，便称为简并压力。在白矮星中，抗拒星体进一步塌缩的坏小孩便是电子，所以称这种排斥力为电子简并压力。而在中子星中，由于引力实在太强大，电子简并压力也对付不了，结果电子被迫压进质子内，结合而成中子，此时抵抗引力的排斥力，便是中子简并压力。假若中子星体的质量超过20个太阳质量，那么中子简并压力也对抗不了引力，到这时，自然界已再没有自然力量可和引力抗衡，物质只能无限塌缩，成为黑洞。
宇宙十大黑洞
1.宇宙中质量最大的黑洞 腾讯科学讯（Everett/编译）据国外媒体报道，黑洞是宇宙中的“怪物”天体，其周围的引力环境非常恶劣，强大的引力使得光都无法逃脱黑洞的控制，黑洞存在各种各样的大小，有恒星际黑洞，也有位于星系中央的超大质量黑洞。几乎所有的星系中央都拥有质量至少达到太阳质量百万倍的黑洞，科学家发现的最大质量黑洞位于NGC 3842星系中，距离我们大约3.2亿光年，质量达到97亿倍太阳质量，另外一个位于NGC 4889中的黑洞质量可能更大。 2.宇宙中质量最小的黑洞 科学家发现的质量最小黑洞小于三倍太阳质量，其编号为IGR J17091-3624，是理论上黑洞形成的质量下限，这个黑洞可能非常小。
3.喜欢吞噬“黑洞”的超大质量黑洞 任何一个不断靠近黑洞的天体都会被黑洞吞没，即便是黑洞也不例外，科学家目睹了一个质量较小的黑洞被更大质量黑洞吞噬的现象，这个宇宙惨剧发生在NGC 3393星系中，一个3000万倍太阳质量的黑洞吞噬了100万倍太阳质量的黑洞。 4.神奇的“子弹发射”黑洞 当物质被吸入黑洞时，就会释放出辐射来，科学家发现H1743-322黑洞释放的“子弹”速度达到四分之一光
5.宇宙中最老的黑洞 宇宙中最老的黑洞是ULAS J11200641，其诞生于宇宙大爆炸后大约7.7亿年，也就是说它的年龄达到130亿年左右，那么它的质量会是多大呢，科学家估计为20亿倍太阳质量，其成长过程是个未解之谜。 6.宇宙中最“亮”的黑洞 黑洞虽然具有强大的引力场，但是其也会发出“亮”光，它们在吸积物质时会释放出辐射，尤其是类星体，科学家发现类星体3C273甚至可发出可见光波段内的光
时间本性和热力学
读书评论 时间本性和热力学 评《黑洞与时间的性质》 吴忠超 半年前，我收到了这部题为“黑洞与时间的性质”的电子书稿。这部专著的作者是两位理论物理工作者刘辽、赵峥教授以及他们以前的学生田贵花、张靖仪两位教授。这是一部富有智慧的作品。我阅读之际写下一些感想，供大家分享。 刘辽、赵峥从70年代迄今对引力物理做了多方面的研究，撰写了大量论文。这些论文涉及引力物理的测量问题、引力热力学、黑洞霍金辐射、奇点定理、虫洞、量子宇宙学、时序猜测、黑洞信息丢失等等，这些都已纳入了这部专著。限于篇幅，这篇短文只能就他们对时间本性与热力学关系的贡献作一点介绍。 我们知道，古今中外的思想家都为探索时间的本性绞尽脑汁，而时间仍一如既往地保持着它永恒的神秘。在爱因斯坦之前，康德以自然科学家和哲学家的双重身份对时间和空间提出了一些真知灼见，而其余的人只不过以不同的语言对时间进行了一些描述。我们谈论最多的是时间，最不了解的也是时间。只有在爱因斯坦提出狭义相对论和广义相对论之后，时间本性的研究才真正进入科学的王国，这只是近一百年的事。 广义相对论的意义是，时空被其中的物质的能量动量张量所弯曲，而引力物理最基础的实验无非是时空的测量问题。从某种意义上讲，广义相对论早期三大验证也是时空测量问题。在爱因斯坦与朗道等人研究工作的基础上，赵峥从80年代起就开始关注这方面的探讨。他发现热力学第零定律，即热平衡具有传递性，与钟速同步的传递性等价。无论是热力学第零定律，还是钟速同步传递性，若不成立，这个物理世界就会面目全非。 在经典广义相对论中，霍金和彭罗斯在上个世纪70年代证明了，在非常广泛的物理条件下，时空中至少存在一个固有时间有限的物理过程。赵峥等指出，“固有时间有限”必然伴随着系统温度达到绝对零度或出现发散的情况，这违背了用固有温度表达的广义热力学第三定律。这就进一步增强了下述信念：考虑引力量子化的广义热力学定律将排除时空奇点，保证时间的无始无终性。 田贵花与赵峥用整体微分几何探讨了这方面的问题，并意外地发现，如果采用固有时间进行量度，则沿类光测地线运动的“自由光线”的加速度不是零，而是无穷大。这是一个耐人寻味的结果。 热力学第一定律，即热物理框架中的能量守恒定律，显示了时间流逝的均匀性。热力学第二定律因霍金辐射的发现而在引力物理中大放异彩。科学界已达成共识：黑洞视界的面积代表了黑洞的熵。本书作者历年来在霍金辐射的方向做了很多贡献，发表了大量论文。近年来，对黑洞过程是否破坏信息守恒的问题，威尔切克（F. Wilczek，诺贝尔奖得主）和帕利克（M. K. Parikh）就史瓦兹黑洞提出了富有创见的隧穿机制，证明了黑洞辐射过程信息守恒。张靖仪与赵峥把他们的工作推广到克尔黑洞族以及更一般的黑洞，同时指出，他们的证明中假设了黑洞辐射是可逆过程，而真实的过程肯定不可逆，因此威尔切克和帕利克的证明有很大局限性，他们还未能证明信息守恒。这对黑洞信息丢失问题给出了新的启示。 “时间机器”最早出现于科幻小说。从1988年开始，索恩等人对这一课题展开了科学探讨，他们用广义相对论研究了制造“时间机器”的可能性。由于“时间机器”可 作者简介：吴忠超，浙江工业大学物理系教授。
太阳系在银河系中的位置
太阳系在银河系中的位置 银河系是一个巨大的螺旋星系，直径约30公里。星系盘的某些部分可以从星系中心追踪到25公里/分，光晕可以追踪到50公里/分。银河系包含大约1011颗恒星，银河系的总质量估计约为4×1011太阳质量（M）。据估计，银河系约25%的质量存在于可见恒星中，约15%存在于恒星残余（白矮星、中子星和黑洞），25%存在于星际云和星际物质中，35%存在于“暗物质”中。暗物质是用来描述银河系中看不见的质量的一个通用术语，这是解释观测到的星系动力学（即恒星运动、星系自转）所需要的，但还没有通过任何可用手段探测到。人们对暗物质的性质有着可以考虑的推测，其中包括从奇异的核粒子到棕矮星（不具备核燃烧能力的亚恒星物体）和暗星（旧恒星烧尽的残余物）到大质量黑洞的一切。银河系的年龄估计为130亿年，相当于宇宙的年龄。 银河系由四个主要结构组成：星系盘、中心棒、晕和日冕。顾名思义，圆盘是一个高度集中的旋转结构，半径约为15-25 kpc，直径约为0.5-1.3 kpc厚，这取决于用来追踪圆盘的恒星的数量。圆盘包含相对年轻的恒星和星际云，排列成多臂螺旋结构。圆盘的中心是杆，在圆盘，半径约为1.5 kpc，垂直于圆盘。棒的旋转速度比盘慢，主要由密集的老恒星和星际云组成。它不显示螺旋结构。在棒的中心是原子核，一个只有4-5厘米宽的复杂区域，它的中心似乎有一个巨大的黑洞。中心黑洞的质量估计为 光晕围绕着这两个结构，从银河系中心向外延伸约20-30公里。光环呈扁球形，包含较老的恒星和球状星团。日冕似乎是一个更遥远的光环，其长度为60-100公里/分，由暗物质组成，除了对星系中可观测天体的动力学产生影响外，其他都是不可观测的。日冕的质量可能是其他
银河系的故事
从前天空曾一齐出现十个太阳。他们的母亲是东方天帝的妻子。她常把十个孩子放在世界最东边的东海洗澡。洗完澡后，他们像小鸟那样栖息在一棵大树上，因为每个太阳的中心是只鸟。九个太阳栖息在长得较矮的树枝上，另一个太阳则栖息在树梢上，每夜一换。早晨栖息在树梢的太阳便坐着飞车穿越天空。十个太阳每天一换，轮流穿越天空，给大地万物带去光明和热量。那时候，人们在大地上生活得非常幸福和睦。可是，有一天，这十个太阳想到要是他们一起周游天空。于是，当黎明来临时，十个太阳一起来到天空，这下可不得了，十个太阳的热量太大，人们睁不开眼，热的喘不过气来，地上的水蒸发了，庄家都干枯了。 这时，有个年轻英俊的少年叫做后羿，他是个神箭手。他看到人们生活在苦难中，便决心帮助人们脱离苦海，射掉那多余的九个太阳。于是，他登上了一座大山，拉开弓箭，瞄准天上火辣辣的太阳，嗖地一箭射去，第一太阳被射落了。后来他又连续射掉了8个太阳，天空中只剩下了一个太阳，人们又可以过上幸福的生活。后羿也因此被封为天神。 后羿的妻子名叫嫦娥，美丽贤慧，心地善良，大家都非常喜欢她。一个老道人十分钦佩后羿的神力和为人，赠他一包长生不老药，吃了可以升天，长生不老。后羿舍不得心爱的妻子和乡亲，不愿自己一人升天，就把长生不老药交给嫦娥收藏起来。后羿有个徒弟叫蓬蒙，是个坏人，一心想偷吃后羿的长生不老药，好自己升天成仙。这一年的八月十五，后羿带着徒弟们出门打猎去了。天近傍晚，蓬蒙闯进嫦娥的住所，威逼嫦娥交出可以升天的长生不老药。嫦娥迫不得已，仓促间把药全部吞下肚里。马上，她便身轻如燕，飘出窗口，直上云霄。由于嫦娥深爱自己的丈夫，最后她就在离地球最近的月亮上停了下来。听到消息，后羿心如刀绞，拼命朝月亮追去。可是，他进月亮也进，他退月亮也退，永远也追不上。后羿思念嫦娥，只能望着月亮出神。此时月亮也格外圆格外亮，就像心爱的妻子在望着自己。第二年八月十五晚上，嫦娥走出月宫，默默地遥望人间，她那美丽的面孔，使得月亮也变得特别圆特别亮。后羿和乡亲们都在月光下祭月，寄托对嫦娥的思念。由于八月十五正值中秋，后来就成为了现在的中秋节。
黑洞与时间的性质
黑洞與時間的性質 黑洞的表面積 黑洞的真正邊界是外視界無限紅移面與能層(儲能區)僅為黑洞的附屬物 因此,人們定義外視界的面積為黑洞的表面積,它為任一時刻,處的曲面的面積 下面我們同時算出內,外視界的面積,即處的面積: 在的條件下,克爾-紐曼時空線元化成 度規行列式 內,外視界的面積 其中,為外視界面積,也就是我們通常講的黑洞表面積; 為內視界面積,不同種類的黑洞有不一樣的內,外視界面積 R-N黑洞的內,外視界面積為 史瓦西黑洞的內視界消失,外視界面積為 黑洞的溫度與熱輻射 黑體是只吸收但不反射任何輻射,自身會發射輻射(即熱輻射)的理想物體,其性質由溫度決定; 而由於黑洞的性質類似黑體(任何物質包括輻射都不能逃出,,意即只吸收但不反射任何輻射) 所以結論是黑洞也具有熱輻射且與溫度有關(霍金於1973年證明,稱為霍金輻射) 在霍金輻射的過程中黑洞面積會縮小,質量會減少. 從近代的研究中發現黑洞量子熱效應,表明由大質量恆星經由引力坍塌形成的黑洞,並非是恆星演化的最終歸宿,而是一個中間環節. 黑洞熱性質之一,無毛定理: 我們從克爾-紐曼度規(1-1)式 我們得到這個時空的度規(如何彎曲)僅取決於黑洞的(總質量),(總角動量)和(總電荷) 無毛定理即是說克爾-紐曼黑洞的全部性質由M,J,Q三個參量決定,我們無法以這三個參量為線索來考察此黑洞形成前星體的任何信息掉落黑洞的物體同樣遵循無毛定理(物體失去掉落前的所有信息,除M,J,Q以外) 從熱力學角度來看待體落入黑洞的過程(失去信息,信息相當於負熵)為熵增加的過程 黑洞的熱性質之二,面積定理: 霍金於1971年證明(在宇宙監督假設與強能量條件成立的前提) 黑洞的表面積在順時方向永不減少 數學表述形式為 (1-2) 強能量條件為 (1-3) 其中是物質密度,是應力壓強,此條件物理意義為:時間中應力不能太負.一般物質均滿足強能量條件 在不考慮霍金輻射的效應下,面積定理是正確的 結論是,由於霍金輻射造成黑洞面積減少的效應十分緩慢,在普通的黑洞合併過程中可以忽略不計, 因此還是符合面積定理 但是我們若以極長的時間尺度來考慮,,例如超越GUT(大統一理論) 所預測的質子壽命(年) 經過這麼長的時間,一個黑洞的霍金輻射就非常明顯了