探索黑洞 中英文演讲

探索黑洞 中英文演讲
探索黑洞 中英文演讲

In the movie "Interstellar," we get an up-close look at a supermassive black hole. Set against a backdrop of bright gas, the black hole's massive gravitational pull bends light into a ring. However, this isn't a real photograph, but a computer graphic rendering -- an artistic interpretation of what a black hole might look like.

在电影《星际穿越》中,我们得以近距离观察一个超级黑洞。在明亮气体构成的背景下,黑洞的巨大引力将光线弯曲成环形。但是,(电影中的)这一幕并不是一张真正的照片,而是电脑合成的效果——它只是一个对于黑洞可能样子的艺术表现。

A hundred years ago, Albert Einstein first published his theory of general relativity. In the years since then, scientists have provided a lot of evidence in support of it. But one thing predicted from this theory, black holes, still have not been directly observed. Although we have some idea as to what a black hole might look like, we've never actually taken a picture of one before. However, you might be surprised to know that that may soon change. We may be seeing our first picture of a black hole in the next couple years. Getting this first picture will come down to an international team of scientists, an Earth-sized telescope and an algorithm that puts together the final picture. Although I won't be able to show you a real picture of a black hole today, I'd like to give you a brief glimpse into the effort involved in getting that first picture.

一百多年前,阿尔伯特·爱因斯坦第一次发表了广义相对论学说。在之后的数年里,科学家们又对此提供了许多佐证。但相对论中所预测的一点,黑洞,却始终无法被直接观察到。尽管我们大致知道一个黑洞看起来应该是什么样,却从未真正拍摄过它。不过,这个现状可能很快就会改变。在接下来几年内,我们或许就能见到第一张黑洞的图片。这一重任会落在一个由各国科学家组成的团队上,同时需要一个地球大小的天文望远镜,以及一个可以让我们合成出最终图片的算法。尽管今天我不能让你们见到真正的黑洞图片,我还是想让你们大致了解一下得到第一张(黑洞)图片所需要的努力。

My name is Katie Bouman, and I'm a PhD student at MIT. I do research in a computer science lab that works on making computers see through images and video. But although I'm not an astronomer, today I'd like to show you how I've been able to contribute to this exciting project.

我叫凯蒂·伯曼,是麻省理工学院的一名博士生。我在计算机科学实验室中进行让电脑解析图片和视频信息的研究。尽管我并不是个天文学家,今天我还是想向大家展示我是怎样在这个项目中贡献自己的一份力量的。

If you go out past the bright city lights tonight, you may just be lucky enough to see a stunning view of the Milky Way Galaxy. And if you could zoom past millions of stars, 26,000 light-years toward the heart of the spiraling Milky Way, we'd eventually reach a cluster of stars right at the center. Peering past all the galactic dust with infrared telescopes, astronomers have watched these stars for over 16 years. But it's what they don't see that is the most spectacular. These stars seem to orbit an invisible object. By tracking the paths of these stars, astronomers have concluded that the only thing small and heavy enough to cause this motion is a supermassive black hole -- an object so dense that it sucks up anything that ventures too close -- even light.

如果你远离城市的灯光,你可能有幸看到银河系那令人震撼的美景。而如果你可以穿过百万星辰,将镜头放大到2.6万光年以外的银河系中心,我们就能抵达(银河系)中央的一群恒星。天文学家们已经穿过星尘,使用红外望远镜观察了这些恒星整整十六年。但是天文学家们所看不到的东西才是最为壮观的。这些恒星似乎是在围绕一个隐形的物体旋转。通过观测这些星星的移动路径,天文学家们得出结论,体积足够小,而质量又大到能导致恒星们如此运动的唯一物体就是超级黑洞——它的密度极大,高到它能吸进周围所有东西,甚至光。

But what happens if we were to zoom in even further? Is it possible to see something that, by definition, is impossible to see? Well, it turns out that if we were to zoom in at radio wavelengths, we'd expect to see a ring of light caused by the gravitational lensing of hot plasma zipping around the black hole. In other words, the black hole casts a shadow on this backdrop of bright material, carving out a sphere of darkness. This bright ring reveals the black hole's event horizon, where the gravitational pull becomes so great that not even light can escape. Einstein's equations predict the size and shape of this ring, so taking a picture of it wouldn't only be really cool, it would also help to verify that these equations hold in the extreme conditions around the black hole.

那么,如果我们继续放大下去,会发生什么?是不是就可能看见一些,理论上不可能看到的东西呢?事实上,如果我们以无线电波长放大,我们会看到一圈光线,是由围绕着黑洞的等离子体引力透镜产生的。换句话说,这个黑洞,在背后明亮物质的衬托下,留下一个圆形的暗影。而它周围那明亮的光环指示了黑洞边境的位置。在这里,引力作用变得无比巨大,大到就连光线都无法逃离。爱因斯坦用公式推测了这个环的大小和形状,所以,给光环拍照不仅很酷,还能帮助我们检验这些公式在黑洞周围的极端环境下是否成立。

However, this black hole is so far away from us, that from Earth, this ring appears incredibly small--the same size to us as an orange on the surface of the moon. That makes taking a picture of it extremely difficult.

不过,这个黑洞离我们太过遥远,从地球上看,它非常,非常小——大概就和月球上的一个橘子一样大。这导致给它拍照变得无比艰难。

Why is that? Well, it all comes down to a simple equation. Due to a phenomenon called diffraction, there are fundamental limits to the smallest objects that we can possibly see. This governing equation says that in order to see smaller and smaller, we need to make our telescope bigger and bigger. But even with the most powerful optical telescopes here on Earth, we can't even get close to the resolution necessary to image on the surface of the moon. In fact, here I show one of the highest resolution images ever taken of the moon from Earth. It contains roughly 13,000 pixels, and yet each pixel would contain over 1.5 million oranges.

为什么呢?一切都源于一个简单的等式。由于衍射现象,我们所能看到的最小物体是有限制的。这个等式指出,当想要看到的东西越来越小时,望远镜需要变得更大。但即使是地球上功能最强大的光学望远镜,其分辨率甚至不足以让我们得到月球表面的图片。事实上,这里是一张有史以来从地球上拍摄的最高清的月球图片。它包含约1.3万个像素,而每一个像素

里包含超过150万个橘子。

So how big of a telescope do we need in order to see an orange on the surface of the moon and, by extension, our black hole? Well, it turns out that by crunching the numbers, you can easily calculate that we would need a telescope the size of the entire Earth.

所以,我们需要多大的望远镜才能看到月球表面的橘子,以及,那个黑洞呢?事实上,通过计算,我们可以轻易得出所需的望远镜的大小,就和整个地球一样大。

If we could build this Earth-sized telescope, we could just start to make out that distinctive ring of light indicative of the black hole's event horizon. Although this picture wouldn't contain all the detail we see in computer graphic renderings, it would allow us to safely get our first glimpse of the immediate environment around a black hole.

而如果我们能够建造出这个地球大小的望远镜,就能够分辨出那指示着视界线的独特的光环。尽管在这张照片上,我们无法看到电脑合成图上的那些细节,它仍可以让我们对于黑洞周围的环境有个大致的了解。

However, as you can imagine, building a single-dish telescope the size of the Earth is impossible. But in the famous words of Mick Jagger, "You can't always get what you want, but if you try sometimes, you just might find you get what you need." And by connecting telescopes from around the world, an international collaboration called the Event Horizon Telescope is creating a computational telescope the size of the Earth, capable of resolving structure on the scale of a black hole's event horizon.

但是,正如你预料,想建造一个地球大小的射电望远镜是不可能的。不过,米克·贾格尔有一句名言:“你不可能永远心想事成,但如果你尝试了,说不定就正好能找到你所需要的东西。”通过将遍布全世界的望远镜连接起来,“视界线望远镜”,一个国际合作项目,诞生了。

This network of telescopes is scheduled to take its very first picture of a black hole next year. Each telescope in the worldwide network works together. Linked through the precise timing of atomic clocks, teams of researchers at each of the sites freeze light by collecting thousands of terabytes of data. This data is then processed in a lab right here in Massachusetts.

这个项目通过电脑制作一个地球大小的望远镜,能够帮助我们找到黑洞视界线的结构。这个由无数小望远镜构成的网络将会在明年拍下它的第一张黑洞图片。在这个网络中,每一个望远镜都与其他所有望远镜一同工作。通过原子钟的准确时间相连,各地的研究团队们通过收集上万千兆字节的数据来定位光线。接下来,这份数据会在麻省的实验室进行处理。

So how does this even work? Remember if we want to see the black hole in the center of our galaxy, we need to build this impossibly large Earth-sized telescope? For just a second, let's pretend we could build a telescope the size of the Earth. This would be a little bit like turning the Earth into a giant spinning disco ball. Each individual mirror would collect light that we could then combine together to make a picture. However, now let's say we remove most of those mirrors so

only a few remained. We could still try to combine this information together, but now there are a lot of holes. These remaining mirrors represent the locations where we have telescopes.

那么,这一项目到底是怎么运作的呢?大家是否记得,如果要看到银河系中心的那个黑洞,我们需要一个地球大小的望远镜?现在,先假设我们可以将这个望远镜建造出来。这可能有点像是把地球变成一个巨大的球形迪斯科灯。每一面镜子都会收集光线,然后,我们就可以将这些光线组合成图片。但是,现在,假设我们将大多数镜子移走,只有几片留了下来。我们仍可以尝试将信息合成图片,但现在,图片中有很多洞。这几片留下来的镜子就代表了地球上的几处天文望远镜。

This is an incredibly small number of measurements to make a picture from. But although we only collect light at a few telescope locations, as the Earth rotates, we get to see other new measurements. In other words, as the disco ball spins, those mirrors change locations and we get to observe different parts of the image. The imaging algorithms we develop fill in the missing gaps of the disco ball in order to reconstruct the underlying black hole image. If we had telescopes located everywhere on the globe -- in other words, the entire disco ball -- this would be trivial.

这对于制成一张图片来说,还远远不够。不过,尽管我们只在寥寥几处地方收集光线,每当地球旋转时,我们便可以得到新的信息。换言之,当迪斯科球旋转时,镜子会改变位置,而我们就可以看到图片的各个部分。我们开发的生成图片的算法可以将迪斯科球上的空缺部分填满,从而建造出隐藏的黑洞图片。如果我们能在地球上每一处都装上望远镜,或者说能有整个迪斯科球,那么这个算法并不算重要。

However, we only see a few samples, and for that reason, there are an infinite number of possible images that are perfectly consistent with our telescope measurements. However, not all images are created equal. Some of those images look more like what we think of as images than others. And so, my role in helping to take the first image of a black hole is to design algorithms that find the most reasonable image that also fits the telescope measurements.

但现在我们只有少量的样本,所以,可能有无数张图像符合望远镜所测量到的信息。但并不是每一张图片都一样。有些图片,比其他一些看起来更像我们想象中的图片。所以我在拍摄黑洞这一项目中的任务是,开发一种既可以找到最合理图像,又能使图像符合望远镜所测量到的信息的算法。

Just as a forensic sketch artist uses limited descriptions to piece together a picture using their knowledge of face structure, the imaging algorithms I develop use our limited telescope data to guide us to a picture that also looks like stuff in our universe. Using these algorithms, we're able to piece together pictures from this sparse, noisy data. So here I show a sample reconstruction done using simulated data, when we pretend to point our telescopes to the black hole in the center of our galaxy. Although this is just a simulation, reconstruction such as this give us hope that we'll soon be able to reliably take the first image of a black hole and from it, determine the size of its ring. Although I'd love to go on about all the details of this algorithm, luckily for you, I don't have the time.

就像法医素描师通过有限的信息,结合自己对于人脸结构的认知画出一张画像一样,我正在开发的图片算法,是使用望远镜提供的有限数据来生成一张看起来像是宇宙里的东西的图片。通过这些算法,我们能从散乱而充满干扰的数据中合成一张图片。这里是一个用模拟数据进行重现的例子:我们假设将望远镜指向银河系中心的黑洞。尽管这只是一个模拟,像这样的重建工作给了我们真正给黑洞拍摄可行照片的希望,之后便可以决定其光环的大小。虽然我很想继续描绘这个算法的细节,但你们很幸运,我没有这个时间。

But I'd still like to give you a brief idea of how we define what our universe looks like, and how we use this to reconstruct and verify our results. Since there are an infinite number of possible images that perfectly explain our telescope measurements, we have to choose between them in some way. We do this by ranking the images based upon how likely they are to be the black hole image, and then choosing the one that's most likely.

可我仍然想大概让你们了解一下我们是怎样定义宇宙的样子,以及是怎样以此来重建和校验我们的结果的。由于有无数种可以完美解释望远镜测量结果的图片,我们需要找到一个方式进行挑选。我们会按照这些图片是真正黑洞图片的可能性进行排序,然后选出可能性最高的那一张。

So what do I mean by this exactly? Let's say we were trying to make a model that told us how likely an image were to appear on Facebook. We'd probably want the model to say it's pretty unlikely that someone would post this noise image on the left, and pretty likely that someone would post a selfie like this one on the right. The image in the middle is blurry, so even though it's more likely we'd see it on Facebook compared to the noise image, it's probably less likely we'd see it compared to the selfie.

我这话到底是什么意思呢?假设我们正在建立一个能够指出一张图出现在脸书上的可能性的模型。我们希望这个模型能指出不太可能有人会上传最左边的图像,而像右边那样的自拍照画出一张图片一样,中间那张图有点模糊,所以它被发表的可能性比左边的噪点图像大,但比右边自拍发表的可能性要小。

But when it comes to images from the black hole, we're posed with a real conundrum: we've never seen a black hole before. In that case, what is a likely black hole image, and what should we assume about the structure of black holes? We could try to use images from simulations we've done, like the image of the black hole from "Interstellar," but if we did this, it could cause some serious problems. What would happen if Einstein's theories didn't hold? We'd still want to reconstruct an accurate picture of what was going on. If we bake Einstein's equations too much into our algorithms, we'll just end up seeing what we expect to see. In other words, we want to leave the option open for there being a giant elephant at the center of our galaxy.

但是当模型的主角变成黑洞的照片时,一个难题出现了:我们从未见过真正的黑洞。在这样的情况下,什么样的图才更像黑洞,而我们又该怎样假设黑洞的结构呢?我们或许能够使用模拟试验得出的图片,比如《星际穿越》里的那张黑洞图。但这样做可能会引起一些严重的问题。如果爱因斯坦的理论是错的怎么办?我们仍然想要得到一张准确而真实的图片。而如

果我们在算法中掺入太多爱因斯坦的公式,最终只会看到我们所希望看到的。换句话说,我们想保留在银河系中心看到一头大象这样的可能性。

Different types of images have very distinct features. We can easily tell the difference between black hole simulation images and images we take every day here on Earth. We need a way to tell our algorithms what images look like without imposing one type of image's features too much. One way we can try to get around this is by imposing the features of different kinds of images and seeing how the type of image we assume affects our reconstructions. If all images' types produce a very similar-looking image, then we can start to become more confident that the image assumptions we're making are not biasing this picture that much.

不同类型的照片拥有完全不同的特征。我们可以轻松分辨出一张黑洞模拟图和我们日常拍的照片的差别。我们需要在不过度提供某类图片特征的情况下,告诉我们的算法,一张正常的图片应该是什么样。做到这一点的一种方法是,向算法展示拥有不同特征的图片,然后看看这些图片会怎样影响重建的结果。如果不同类型的图片都产生出了差不多的图像,那么我们便可以更有信心了,我们对图片的假设并没有导致结果出现太大偏差。

This is a little bit like giving the same description to three different sketch artists from all around the world. If they all produce a very similar-looking face, then we can start to become confident that they're not imposing their own cultural biases on the drawings. One way we can try to impose different image features is by using pieces of existing images. So we take a large collection of images, and we break them down into their little image patches. We then can treat each image patch a little bit like pieces of a puzzle. And we use commonly seen puzzle pieces to piece together an image that also fits our telescope measurements.

这就有点像让来自不同国家的三个法医素描师根据同样的文字描述来作画。如果他们画出的脸都差不多,那么我们就能比较确信,他们各自的文化背景并没有影响到他们的画。将不同图片的特征赋予(算法)的一个方法就是使用现有的图片的碎片特征。所以,我们将大量的图像分解成无数小图片,然后像拼图一样处理这些小图片。我们用其中常见的拼图碎片来组合成一张符合望远镜所测量数据的完整图片。

Different types of images have very distinctive sets of puzzle pieces. So what happens when we take the same data but we use different sets of puzzle pieces to reconstruct the image? Let's first start with black hole image simulation puzzle pieces. OK, this looks reasonable. This looks like what we expect a black hole to look like. But did we just get it because we just fed it little pieces of black hole simulation images? Let's try another set of puzzle pieces from astronomical, non-black hole objects. OK, we get a similar-looking image. And then how about pieces from everyday images, like the images you take with your own personal camera? Great, we see the same image. When we get the same image from all different sets of puzzle pieces, then we can start to become more confident that the image assumptions we're making aren't biasing the final image we get too much.

不同类型的图片拥有完全不同的拼图碎片。所以,当我们使用相同的数据和截然不同的拼图类型来重现图像时,会发生什么呢?我们先从黑洞模拟类的拼图开始。这张图看起来还比较

合理。它比较符合我们预料中黑洞的样子。但我们得到这个结果是否仅仅是因为我们拿的是黑洞模拟拼图呢?我们再来试试另一组拼图,这组拼图由宇宙中不是黑洞的各种天体构成。很好,我们得到了一幅相似的图片。那如果我们拿日常照片的拼图会怎么样呢,就像你每天拿自己的相机拍的那种照片?太好了,我们看到了和之前一样的图像。当我们通过不同类型的拼图得出一样的图片时,我们就有充足的自信说我们对图片进行的推测,并没有引起最终结果的太大偏差。

Another thing we can do is take the same set of puzzle pieces, such as the ones derived from everyday images, and use them to reconstruct many different kinds of source images. So in our simulations, we pretend a black hole looks like astronomical non-black hole objects, as well as everyday images like the elephant in the center of our galaxy. When the results of our algorithms on the bottom look very similar to the simulation's truth image on top, then we can start to become more confident in our algorithms. And I really want to emphasize here that all of these pictures were created by piecing together little pieces of everyday photographs, like you'd take with your own personal camera. So an image of a black hole we've never seen before may eventually be created by piecing together pictures we see all the time of people, buildings, trees, cats and dogs. Imaging ideas like this will make it possible for us to take our very first pictures of a black hole, and hopefully, verify those famous theories on which scientists rely on a daily basis.

我们能做的另一件事是,用同一组拼图,比如源自日常图片的那一种,来得到不同类型的源图片。所以,在我们的模拟试验中,我们假设黑洞看起来像一个非黑洞天体,以及在银河系中心的一头大象。当下面一排算法算出的图片看起来和上面一排实际图片十分相似时,我们就能对我们的算法有更多信心了。在这里我想强调,此处所有的图片都是由拼接日常照片而得出的,就像你自己用相机拍的照片一样。所以,一张我们从未见过的黑洞的照片,最终却可能由我们日常熟悉的图片构成:人,楼房,树,小猫,小狗……想象这样的想法使拍摄第一张黑洞的图片成为可能,同时使我们有望校验科学家们每天所依靠的著名理论。

But of course, getting imaging ideas like this working would never have been possible without the amazing team of researchers that I have the privilege to work with. It still amazes me that although I began this project with no background in astrophysics, what we have achieved through this unique collaboration could result in the very first images of a black hole. But big projects like the Event Horizon Telescope are successful due to all the interdisciplinary expertise different people bring to the table. We're a melting pot of astronomers, physicists, mathematicians and engineers. This is what will make it soon possible to achieve something once thought impossible.

但是,要想让如此充满想象力的点子实际工作,离不开这些我有幸一同工作的出色的研究者团队。我仍然对此感到振奋:虽然在项目开始时我没有任何天文学背景知识,我们通过这一独特合作所达成的成就,可能导致世界上第一幅黑洞照片的诞生。像视界线望远镜这样大项目的成功是由来自不同学科的人们用他们各自的专业知识,一起创造的结果。我们是一个由天文学家,物理学家,数学家和工程学家构成的大熔炉。这就是我们能够很快达成一个看起来不可能达成的成就的原因。

I'd like to encourage all of you to go out and help push the boundaries of science, even if it may at first seem as mysterious to you as a black hole. Thank you.

在此我想鼓励你们所有人,走出去,推动科学的边际,尽管刚开始它看起来可能和一个黑洞一样神秘。谢谢大家。

黑洞理论

一 黑洞是个很自然的想法,自然到早在1784年,牛顿发表落地苹果及其 数学原理之后一个世纪,就有个叫John Michell的人写信给卡文迪许说,如果有个星星比太阳密五百倍,那么这颗星星发出的光就会被引力拉回去。可惜卡文迪许好像不是很感兴趣,他在一年前失去了父亲,得到了130 万英镑的遗产,这对于雨人似的小卡来说肯定比发现氢气,做个扭秤什么的头疼。(小卡对于金钱的概念几乎为零,有一次,经朋友介绍,一老翁前来帮助他整理图书。此老翁穷困可怜,朋友本希望卡文迫许给他较厚的酬金。哪知工作完后,酬金一事卡文迪许一字未提。事后那朋友告诉卡文迪许,这老翁已穷极潦到,请他帮助。卡文迪许惊奇地问:“我能帮助他什么?”朋友说:“给他一点生活费用。”卡文迪许急忙从口袋掏出支票 ,边写边问:“2万镑够吗?”朋友吃惊地叫起来:“太多,太多了!” 可是支票已写好,速度之快,不愧是我辈中人) Michell的黑猩猩模型很快就被大牛拉普拉斯接着发展了一下,现在 我们好像一提起黑洞都会把他老人家抬出来,其实思想上并没有前进多少。 说到拉普拉斯,给某人讲讲他的故事吧。 想当年年轻的拉普拉斯拿着一个名流的推荐信找到方正大师级的人物 达朗贝尔,人家根本就没放在心上。于是他就回去写了一篇论述力学几何的文章,这回把老人家高兴得差点让他去做教父。——如果有自信,我们自己就是最好的推荐人。 拉普拉斯研究的东西很简单,就是我们头顶的星空。他问的问题也 很简单,我们的太阳系是稳定的吗?牛顿早就给出了回答:神会在合适的时间加以调节。拉普拉斯用了二十五年写了五卷《天体力学》,证明了一大堆关于扰动,轨道之类的结论,其实和牛顿说的一样,不过是用了另一种神的语言,数学。 拉普拉斯的书里毫不脸红,毫不提及原作者的引用了拉格朗日,勒让 德等人的工作。这在那个鱼传尺素的浪漫年代让好多人过高的评价了他的贡献。不过唯一的例外是,他不能不提到牛顿。 拉普拉斯36岁的时候成为法国科学院院士,那一年他给一个非凡的16 歲畢業生進行考試,那个人日后让他做了內政大臣,他叫作拿破仑-波拿巴。 拿破仑有一次问到在他那些伟大的证明中上帝扮演了什么样的角色, 拉普拉斯说:“陛下,我不需要这个假设。” “大自然的全部結果不過是少數幾個永?a定律的數學推論。” ——拉普拉斯 “一個第一流的数学家,拉普拉斯很快就暴露出自己只是個平庸的行 政官;从他最初的工作我們就发觉,我们受骗了。拉普拉斯不能从真实的观点看出任何問題,他处处寻求精巧,想出的只是些胡涂主意,最後把無穷小的精神带进行政机关?怼!? ——拿破仑 这个故事告诉我们,如果你什么事都干不好,多半就只能当个物理

黑洞论文

对于黑洞的理解 摘要:本文介绍了有关黑洞的一些问题,包括黑洞的起源,黑洞主要特征,及围绕黑洞的一些舆论等;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。1969年,美国物理学家约翰阿提惠勒将这种贪得无厌的空间命名为“黑洞”。 关键词:黑洞起源舆论霍金 一、黑洞的起源与黑洞的形成 1、黑洞的含义;黑洞,广义相对论所预言的一种特殊天体。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。 2、黑洞的形成;黑洞是一种体积极小、质量极大的天体,在其强大引力的作用下,连光都无法逃逸。宇宙中已知的黑洞主要有超巨黑洞和小质量黑洞两类。 3、黑洞主要特征是:(1)这个区域有很强的磁场和引力,不断吞噬大量的星际物质,一些物质在它周围运行轨迹会发生变化形成圆形的气体尘埃环;(2)它有很大的能量,可以发出极强的各类射电辐射;(3)由于它极大的引力作用,光线在它附近也会发生弯曲变化。 二、围绕黑洞的舆论 1、黑洞为什么能爆发呢?会不会给人类有没有影响呢? 按照大爆炸宇宙学,在宇宙早期可能形成一些小质量黑洞,一个质量为1015克的黑洞,其空间尺度只有10-13厘米左右(相当于原子核的大小)。小黑洞的温度很高,有很强的发射。有一种模型认为,高能天体物理研究所发现的一些高能爆发过程,也许就是由这些小黑洞的发射及其最终的爆发引起的。可能会破坏地球,给人类带来灭亡! 2、充满”了黑洞的宇宙 近日,来自英国牛津大学的阿里耶-马丁内兹-圣辛格教授在介绍其首次对宇宙间隐藏黑洞的发现时说,"从以往对宇宙X-射线的观察研究中,本希望能找到宇宙中大量隐藏类星体存在的证据,但结果确都不尽如人意,令人失望。"而近日根据美国宇航局的斯皮策太空望远镜的最新观察结果,天文学家则成功穿透了遮蔽类星体黑洞的外围宇宙尘埃云层,捕捉到了其中一直暗藏不露的内部黑洞体。由于斯皮策太空望远镜能够有效收集能穿透宇宙尘埃层的红外光线,使得研究人员顺利地在一个非常狭窄的宇宙空间区域内,同时发现了数量多达21个早已存在却又"隐藏不露"的类星体黑洞群。 三、霍金的黑洞理论 霍金在80年代初,创立了量子宇宙学的无边界学说。他认为,时空是有限而无界的,宇宙不但是自洽的,而且是自足的,它不需要上帝在宇宙初始时的第一推动。宇宙的演化甚至创生都单独地由物理定律所决定。这样就把上帝从宇宙的事物中完全摒除出去。上帝便成了无所事事的“造物主”,它再也无力去创造奇

黑洞是怎样形成 黑洞形成的原因

黑洞是怎样形成黑洞形成的原因 黑洞,一直是宇宙中最神秘的的物质空间,许多科学家费尽心血也要探究其中的秘密,那么黑洞是怎样形成的呢?黑洞形成的原因是什么呢?一起来看看吧。 黑洞是怎样形成的黑洞形成的原因 黑洞(Black hole)是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种超高质量天体,由于类似热力学上完全不反射光线的黑体,故名为黑洞。黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而“死亡”后,发生引力坍缩产生的。黑洞的质量极其巨大,而体积却十分微小,它产生的引力场极为强劲,以致于任何物质和辐射在进入到黑洞的一个事件视界(临界点)内,便再无力逃脱,就连传播速度最快的光(电磁波)也逃逸不出。 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。黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;某一个恒星在准备灭亡,核心在自身重力的作用下迅速地收缩,塌陷,发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星体,同时也压缩了内部的空间和时间。但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。由于高质量而产生的力量,使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。黑洞开始吞噬恒星的外壳,但黑洞并不能吞噬如此多的物质,黑洞会释放一部分物质,射出两道纯能量——γ射线。 与别的天体相比,黑洞十分特殊。人们无法直接观察到它,科学家也只能对它内部结构提出各种猜想。而使得黑洞把自己隐藏起来的的原因即是弯曲的时空。根据广义相对论,时空会在引力场作用下弯曲。这时候,光虽然仍然沿任意两点间的最短光程传播,但相对而言它已弯曲。在经过大密度的天体时,时空会弯曲,光也就偏离了原来的方向。

2019理论物理学家发现黑洞中的信息可以得到保存语文

理论物理学家发现黑洞中的信息可以得到保存据国外媒体报道,科学家证明可以通过量子隐形传输的形式从黑洞中检索信息,在量子物理的奇怪世界内,粒子的量子隐形传输可以转移属性位置,似乎是从悬崖边上拉回来。科学家认为黑洞是宇宙中的暴食者,一旦物质通过黑洞的事件视界就无法逃脱,因此也被认为是只进不退的地步,甚至是光也无法逃脱黑洞的引力,但真的是这样吗?或者我们可能对黑洞的信息保留存在误区,加州理工学院的科学家有了一个新的发现。 加州理工科学家认为黑洞可以通过奇怪的量子技巧在边缘 恢复一个粒子的存在,研究人员特别指出,量子隐形传输形态可以从黑洞边缘发现关键信息。1970年代,斯蒂芬-霍金 教授认为黑洞可以通过粒子辐射的形式对外辐射信息,如果一对粒子进入黑洞边缘,其中一个可能被吸入奇点消失,另一个可能逃离黑洞的控制,这是霍金辐射的基本形式。 如果一对粒子进入黑洞边缘,其中一个可能被吸入奇点消失,另一个可能逃离黑洞的控制 虽然黑洞是恒星死亡的标志,但黑洞的奇怪性质却十分有趣。该理论认为随着黑洞辐射的存在,黑洞会因此失去更多的质量,最终导致蒸发。加州理工科学家认为这个理论可以从理论上探测到一个黑洞的存在。在整个宇宙中,粒子纠缠的状态是不确定的,量子位信息可以从快速从一个粒子转移到另

一个粒子,它们之间完全没有接触。从理论上看,黑洞与霍金的光子是纠缠的。 Chatwin-Davies博士认为在量子物理中,纠缠的粒子是相互保持联系的,即使它们之间存在巨大的距离,也会在瞬间影响另一方。目前的研究认为,黑洞的量子形式可能超出了传统的量子力学和经典的黑洞物理学。这是过去40年来一直 存在的黑洞理论物理问题,科学家认为黑洞中信息可以存储,并替代这个宇宙。

关于黑洞问题研究综述

关于黑洞探索研究综述 【摘要】人类总是对神秘的宇宙充满了好奇心。自从黑洞的猜想被提出以来,众多科学研究者纷纷致力于黑洞的探索与研究,许多与黑洞有关的理论被一一提出。而近几年,我国的科学工作者也在黑洞研究史上留下了属于自己的一笔。相信随着研究的深入,终有一天我们会揭开黑洞那神秘的面纱。 【关键词】黑洞研究理论 天文学中很多研究看似和生活毫无干系,但是却能帮助人类更好地了解外部世界。黑洞,是研究宇宙起源的关键问题之一,自然也是一大研究热门。黑洞是在宇宙空间中存在的一种质量相当大的天体,是由质量足够大的恒星在核聚变反应燃料耗尽而死亡后,发生引力坍塌而形成。黑洞质量是如此之大,它产生的引力场是如此之强,以至于任何物质和辐射都无法逃逸,就连光也逃逸不出来。由于类似热力学上完全不反射光线的黑体,故名为黑洞。 一、有关黑洞的著名理论 1.最早的关于黑洞的预言(1783年、1796年) 最早预言黑洞的人是英国剑桥大学的学监米歇尔(J. Michell)和法国科学家拉普拉斯(P. S. Laplace)。1783年,米歇尔指出,一个质量足够大并足够紧致的恒星会有如此强大的引力场,以致于连光线都不能逃逸——任何从恒星表面发出的光,还没到达远处即会被恒星的引力吸引回来。米歇尔暗示,可能存在大量这样的恒星,虽然会由于从它们那里发出的光不会到达我们这儿而使我们不能看到它

们,但我们仍然可以感到它们的引力的吸引作用。到了1796年,拉普拉斯则提出:“天空中存在着黑暗的天体,像恒星那样大,或许也像恒星那样多。一个具有与地球同样的密度而直径为太阳250倍的明亮星球,它发射的光将被它自身的引力拉住而不能被我们接收。正是由于这个道理,宇宙中最明亮的天体很可能是看不见的。” 2.广义相对论的黑洞理论(1915年) 爱因斯坦的广义相对论认为,物质的存在会造成时空的扭曲,人们通常所说的万有引力就是时空扭曲的表现。由爱因斯坦广义相对论所推导出来的结论产生了黑洞的概念:一个核反应完全停止的星体,无力顶住万有引力而坍缩;当原子被压破时,就会变成白矮星,而恒星量较大时,则还会敲开原子核,变成挤成一团、密度更大百万倍的中子星;如果坍缩的恒星质量更大时,则坍缩还会进行下去,所有物质会无可避免、永远坍缩下去,所有质量将集中在一个没有大小的“奇异点”上。广义相对论的中心思想是质量会扭曲其附近的时空;而黑洞本身的特质,是为极大的质量集中在极小的区域内,因此黑洞是一个具有极大质量与引力的星体,其引力大到使光线路径扭曲的程度,足以令光线无法逃跑。 3.霍金的黑洞理论(1975年、2004年) 1975年,霍金以数学计算的方法证明黑洞由于质量巨大,进入其边界的(也即所谓“活动水平线”的物体)都会被其吞噬而永远无

黑洞数

黑洞数 黑洞数又称陷阱数,是类具有奇特转换特性的整数。 任何一个数字不全相同整数,经有限“重排求差”操作,总会得某一个或一些数,这些数即为黑洞数。"重排求差"操作即组成该数得排后的最大数去重排的最小数。 举个例子,三位数的黑洞数为495 简易推导过程:随便找个数,如297,三个位上的数从小到大和从大到小各排一次,为972和279,相减,得693 按上面做法再做一次,得到594,再做一次,得到495 之后反复都得到495 再如,四位数的黑洞数有6174 但是,五位数及五位以上的数还没有找到对应的黑洞数 神秘的6174-黑洞数 随便造一个四位数,如a1=1628,先把组成部分1628的四个数字由大到小排列得到a2=8621,再把1628的四个数字由小到大排列得a3=1268,用大的减去小的a2-a1=8621-1268=7353,把7353按上面的方法再作一遍,由大到小排列得7533,由小到大排列得3357,相减7533-3367=4176 把4176再重复一遍:7641-1467=6174。 如果再往下作,奇迹就出现了!7641-1467=6174,又回到6174。 这是偶然的吗?我们再随便举一个数1331,按上面的方法连续去做: 3311-1133=2178 8721-1278=7443 7443-3447=3996 9963-3699=6264 6624-2466=4174 7641-1467=6174 好啦!6174的“幽灵”又出现了,大家不妨试一试,对于任何一个数字不完全的四位数,最多运算7步,必然落入陷阱中。 这个黑洞数已经由印度数学家证明了。 在数学中由有很多有趣,有意义的规律等待我们去探索和研究,让我们在数学中得到更多的乐趣。 苏联的科普作家高基莫夫在他的著作《数学的敏感》一书中,提到了一个奇

新黑洞理论之3==霍金辐射与信息量和熵分析

张洞生新黑洞理论之3 ==黑洞M b的每个霍金輻射m ss所携带的信息量I o≡ h/2π≡ m ss C2/νss== ==本文摘录改编自拙作《黑洞宇宙学概论[4]》== 张洞生zds@https://www.360docs.net/doc/c413194491.html, 約翰?奧杜則:「現代天體物理學的進展,就像最奇妙的文學幻想小說一樣令人銷魂奪魄。」 爱因斯坦:「要打破人的偏見,比崩破一個原子還難。」 <內容摘要>: 本文是「新黑洞理论」的第三篇文章。在第一篇文章中,作者提出了组成「新黑洞理论」普遍有效的5个经典的基本公式,其中(1d)式,m ss M b= hC/8πG,找出了霍金辐射m ss与黑洞总质能量M b之间准确的量化公式,并从(1e)式,得出任何黑洞,无论大小,其最终的命运,都只能是收缩成为最小黑洞M bm = m p普朗克粒子,而爆炸消失在普朗克领域。第二篇文章是「新黑洞理论之2」,本篇用‘经典理论’论证了,黑洞M b向外发射霍金辐射m ss就是它们作为热辐射,按照热力学第二定律,从黑洞的高温高能区域向境外低温低能区域自由地流动。 本文是「新黑洞理论」的第三篇,以公式确定了信息量I o、熵S bm、普朗克常数h/2π与黑洞霍金辐射m ss之间的关系。本文首次將黑洞霍金輻射m ss(能量子)携带的信息量I o与熵S b统一在「新黑洞理论」中了,证实了黑洞的‘熵’与其‘信息量’成正比,二者有同质同体性,而且证明了黑洞的每一个m ss,无论大小,其所携带的信息量I o,都等于单位信息量I o≡h/2π,等于m ss一个频率内的能量m ss C2,即I o≡ m ss C2/νss。这就给予普朗克常数h/2π一个新的定义和概念,它就是一个最基本单位信息量I o。同时,也赋予了黑洞新的概念。 什么是黑洞?本篇证明:「黑洞就是在其外界没有能量-质量可被吞食时,是一个不稳定的不停地收缩的引力收缩体,它在收缩时,就将黑洞内的质-能量M b 统统通过视界半径R b转变为一个接一个的霍金辐射m ss(能量子,热辐射)流向外界,直到黑洞最后收缩成为最小黑洞M bm= m p而爆炸消失在普朗克领域。每一个霍金辐射m ss,无论频率多少、波长短长,都只携带一个单元的最小信息量I o≡ h/2π≡ m ss C2/νss,即一个频率之间的霍金辐射m ss的能量m ss C2/νss。普朗克常数H ≡ h/2π≡I o,其新的物理意义就是每一个热辐射m ss(能量子,电磁波)所携带的一个单元的最小信息量I o。」 本文的主要任務在於用經典理論和公式證明:1;無論任何大小質量的黑洞M b,它每次所發射的任何一個霍金輻射量子m ss,其所擁有的信息量I o剛好等於宇宙中最小的、最基本的信息量I o≡ h/2π≡ H,即I o就是普朗克常數,而與黑洞的M b和m ss的質-能的量無關。2;證明最小黑洞,即普朗克粒子的熵S bm≡π≡宇宙中最小的熵。3;證明黑洞M b的總信息量I m= 4GM b2/C;而其總熵S b= π4GM b2/CI o= A/4L p2= πI m/I o = πI m/H;4;證明了S b = πI m/H,熵与信息量具有同质同体性。因此,黑洞发射任何一个霍金辐射m ss就是向外发射信息量和熵。

浅谈对黑洞的理解

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。

5 科学是美丽的

第周星期第节 科学是美丽的 教学目标 1.通过研读课文,学习作者从表达中心出发,着重领会科学家、艺术家以多种形式展示科学之美的实例,从而使读者间接感受中心论点的论证方法。 2.了解课文的结构,理解议论文中以叙述为主,夹叙夹议的写法。 3.通过本文的学习,引导学生感受科学之美,从而转变对科学的认识,激发探索科学奥秘的兴趣。 教学重点 整体感知全文,体会科学之美;学习科技文研读的方法。 教学难点 1.学习科技文的论证方法。 2.理解议论文中以叙述为主,夹叙夹议的写法。 教学方法 质疑法、讨论法、自主探究法、电教法 教学工具 多媒体 教学课时 两课时 教学过程 第一课时 一、导入 一提到科学,我们就会觉得深奥、难懂、枯燥,一讲到科学家比如爱因斯坦,我们脑子里立刻会浮现出一个白发怒张,皱纹满脸的形象。可是也有人说,科学是美丽的。那么,科学到底美不美呢? 二、质疑科学美 1.教师列举例子: 19世纪英国著名诗人济慈认为牛顿用三棱镜将太阳光分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的光谱,使彩虹的诗意丧失殆尽。因此他说,科学不仅不美,还会破坏美感。 自古以来,明月被诗人反复吟咏,写出了许多美丽的诗篇。明间也有不少关于月宫的浪漫传说:玉兔捣药,吴刚伐桂,嫦娥奔月……这些故事千古流传,脍炙人口。可1969年阿波罗号首次载人登月成功,传回的月球表面照片却是坑坑洼洼、像一张麻脸。更煞风景的是,什么玉兔、嫦娥、桂花树等等全属子虚乌有。 2.学生讨论:科学到底美不美? 3.教师归纳: 巡天归来再赏月,“天上一轮才捧出”的玉盘忽然变成了大麻脸,固然扫兴。但阿姆斯特朗从登月仓中跨出第一步踏上月球时,说:“我的一小步,人类的一大步。”人类自古梦想登天,如今美梦成真,这难道不美吗?至于玉兔、吴刚、嫦娥,其实也并未真的失去。美国太空总署于1998年3月5日宣布勘探号太空船在月球南北极地表下找到大量冰态水。 三、感受科学美 1.学生阅读文章,找出作者所说的科学美,教师展示相应图片加以印证。 原子中的电子云具有“云深不知处”的朦胧美。 生命之源叶绿素的神秘美。

黑洞的研究过程以及意义

黑洞的研究过程以及意义 1:引言 长期以来,黑洞以它的神秘和怪异一直吸引和困扰着人们,黑洞究竟是什么呢?它是一个洞吗?它黑吗?它冷吗?它内部到底有什么? 观测到的大量间接征兆证实,黑洞在宇宙中普遍存在,但是我们无论如何也不能直接看到它。天文学家推测它可能来自于大恒星塌缩后质量、密度变得很大而引力极强的核心;还有一些观测证据表明,在许多星系的中心更是存在着超级大黑洞。 人类虽然已拥有了先进的天文观测设备,如具有灵敏感光器的大口径光学望远镜,检测细微电磁波信号的大型射电天文望远镜,在外层空间漫游的哈勃太空望远镜等,但是人们却不能看到黑洞。 2:黑洞的研究过程以及意义 2.1黑洞的发现 黑洞刚开始是英国一个地质学家提出,由爱因斯坦预言,再由霍金用理论进行研究。 1965年,人们在天鹅座探测到一个特别强的X射线源,将它命名为天鹅X-1。据推测,它大约距离我们1万光年。1970年,世界第一颗X射线观测卫星“乌呼鲁”(斯瓦希里语“自由”的意思)升空,它发现天鹅X-1与其它X射线源不同,它忽隐忽现,频率快达每秒1000次,而且射线强度变化没有规律。这种不规律的变化,正是物理学家预料物质从吸积盘进入黑洞时将发生的状况。 人们立即对天鹅X-1进行了仔细的搜寻,在它邻近的地方发现了一颗质量约为太阳30倍的炽热蓝色超巨星。经证实,这颗蓝星与天鹅X-1互相绕着对方旋转。从种种迹象来看,天鹅X-1体积非常小,密度远远超过中子星,似乎就是我们预想中的黑洞。天文学界并没有普遍接受这一假设,但大多数人相信,天鹅X-1将是第一个被证认的黑洞。此后,天蝎V861、仙后A等星体也被猜想是黑洞,但是并没有得到确认。1999年美国宇航局发射“钱德拉”X射线望远镜,探测到一颗超新星周围物质喷出的大量X射线,科学家据此认为,这颗超新星中央存在黑洞。该望远撞拍摄的另一张照片,显示了一个遥远类星体喷射出的X 射线流达20万光年之远,其喷射出的能量可能相当于10万亿个太阳释放能量的总和。科学家认为,这样巨大的能量是从类星体中央的一个超大规模黑洞附近发出的。黑洞似乎最可能在恒星最密集和大块物质可能聚集在一起的地方形成。由于球状星团、星系核的中心区域具有这种特点,天文学家越来越相信,这种星团或星系的中心存在黑洞。有科学家认定,我们的银河系中心就有一个巨大的黑洞,其质量相当于1亿颗恒星,占银河系总质量的1/1000,直径为太阳的500倍。如果恒星接近它的速度足够快,也许会被它一口整个吞掉。 2.2黑洞的形成 那么,黑洞是怎样形成的呢?其实,跟白矮星和中子星一样,黑洞很可能也是由恒星演化而来的。 我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中子星形成的过程。当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢),由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下,核心开始坍缩,直到最后形成体积小、密度大的星体,重新有能力与压力平衡。 质量小一些的恒星主要演化成白矮星,质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据

设计自己的运算程序正式版

《设计自己的运算程序》课堂实录 初一数学组 1.知识与技能:通过给定的运算程序,经过计算得到四位数的“黑洞数”,以及三位数的黑洞数等;总结出“黑洞数”的规律。 2.能力目标:培养学生实验、观察、猜想、抽象、概括、推理等逻辑思维能力和计算能力. 3.情感与态度:能够在解决问题的过程中与人合作和进行交流,并在交流过程 中对自己的观点进行有条理的论述,增强学习数学的信心和兴趣。 师:刚上课老师想请一位同学,上台和老师一起玩一个游戏,其余的同学在下面也可以同时参与!这个游戏的名字叫做“神秘读心术”(出示课件)你准备好了吗?请你来试试! 【设计意图】通过游戏,提高了学生的学习兴趣,同时也教会学生,数学有时可以在玩中学! 生:(深呼一口气)准备好了! 师:请你在心里任意想一个两位数,请把这个数的十位与个位数字相加,再用两位数减去它们的和,然后把所得的新两位数个位和十位数字再次相加,然后再减去这个和,然后再相加,一直这样重复下去,直到所得的数不是两位数了为止。 【设计意图】台上台下齐互动,真正做到了全员参与的目的,这也是新课标理念的体现,同时此环节也为后面的内容做了铺垫。 (2分钟后,全班都完成) 师:大家都算完了吧!我虽然不知道你心里想的两位数是多少,但我知道你最后的计算结果是多少?先问问台下的同学他们的答案和你一样吗? 生1:你最终的计算结果是多少? 生2:是9 生3: 9 生4:也是9 师:你心里的答案肯定也是9. 生1:是,为什么会出现这种结果,我们写的两位数都不一样,但最终的结果却是一样的。 师:很高兴你能大胆说出你的困惑和质疑,数学应该不仅知道是什么,更应学

会去探究为什么。学完这节课你就知道为什么了。谢谢你的配合,请回!师:其实刚才我们刚才进行的过程,有的同学可能两步就能完成,有的同学写的两位数比较大,可能需要好几步才能完成,无论几步,我们的目标都是一样的,其实这个过程就如同一种运算程序一样,循环往复的完成既定目标,这节课我们就来“设计自己的运算程序”(板书课题) 【设计意图】整个过程为学生提供一个思考探究的平台,在活动中体现归纳、猜想,感悟处理问题的方法和策略,积累数学活动的经验。 师:(出示课件)请同学们在练习本上“写下任何一个四位数,每个数位上的数字全都不相同,并重新排列各位上的数字,使其组成一个最大的数和一个最小的数,然后用最大的数减去最小的数,得到差,再重复这个过程……” 你会得到什么结果?你又会有怎样的想法?请同学们动手做一做,并把每 【设计意图】此环节给学生提供了具体的问题背景,该问题具有一定的开放性和探究性,为学生提供了一个很好的探究思考的平台,并在 具体活动中体现归纳,猜想,感悟处理问题的方法和策略,积 累数学活动的经验。 (学生开始做,教师开始巡视,并作指导) 生问:我按照刚才的程序计算,但所得的差中出现了数字0,我不知道该怎么办? 师:问的很好,只要动手实践,就会遇到新的问题,有问题不可怕,请同学们思考他的问题,如果差中出现数字0,这是很有可能的,遇到0是该把0放在最高位,还是放到下一位。 生:我觉得应该放到下一位,因为小学老师教过0不能作最高位。 师:这是你的观点,谁还想谈你的看法。 生:我感觉应该按照程序的规则来进行,规则说的是按照从小到大的顺序排列,而0又是最小数,那就应该把最小数字0放到最高位。 师:这是你的观点,谁同意他的看法。 师:是的,我也同意这些同学的看法, 今天我们所学的“设计自己的运算程序” 必须要严格按照程序的规则一步一步的进行,程序要求从小到大排列,就必须从小到大排列,如果你把0放在下一位,那就不符合原定的程序了,所以如果遇到多得的差有数字0,再次排列时,就把0放在最高位上。师:现在大家懂了吗?

黑洞理论

黑洞理论 一:概述 资金是股市的血液,黑洞理论主要研究的是成交量对股价的影响。主要参数是5日均量线和60日均量线。 二:名词 1:黑洞是5日均量线在60日均量线之上且下行,两者之间没有被成交量填满的空白地方。2:阴沟是5日均量线在60日均量线之下,即5日线先死叉60日线之后再金叉。形成的两者之间没有被成交量填满的空白地方。(黑洞和阴沟之中坚决不持有股票) 3:天线和避雷针是形成黑洞的第一根成交阴量线。如果该线没有超过5日均量线就叫天线,如果其高度超过5日均量线就叫避雷针。 4:量爬山坡是成交量逐渐放大。 5:串糖葫芦是60日均线穿过多根红色的成交阳量柱体,也可有少量的绿柱(阳多阴少)。三:操作建议 1:卖点,5日均量线向下拐头,成交量不能填满5日线下方空白处,就要出现黑洞,也就是出现第一根天线(避雷针)的当天抛出股票(在行情初期,形成成交量爬坡和串糖葫芦时可以例外,不抛出股票)。 2:买点,当成交阳量填满5日和60日均量线时,可以买入。(切记是成交阳量。且5日线和60日线在低位时,更加可靠。行情末期用此方法买入要小心,可能有误。) 3:5日线在60日线上方,且向上运行,可以买入持有股票(量爬山坡)。如5日线在60日线下方,无论如何运行(形成阴沟),都不要买入,也不要持股,可暂时观望。(量下山坡时,不介入。) 4:此方法可以做一些超短线,参看15分钟k线图或60分钟k线图,但由于差价小,最好不做为上,可以参考使用。 5:此方法可以应用于权证的操作上。 出现第一根避雷针时,应该抛出股票; 当在行情初期,出现穿糖葫芦及量爬山坡的情况下,出现阴线时,可以继续持有股票,但在行 情末期,不要非常小心; 在5日均线在向下转向时,应该及时抛出股票; 黑马道场之----涨速榜 今年的股市再次的经历了涨跌,题目的广通广通,路路畅通在现在下跌的时候依然通用,6000点的时候老师说的话,再次重说,狼和羊的故事。动手动脚者,断手断脚。不动不输,少动少输。市场的主旋律是下跌,不要向棺材里伸手死要钱,一定要在盖棺之前跑出来。现在要说的是每一次反弹都是割肉的机会,现在不割肉,以后就要割骨头,知其有风险不如休息。千万要管住自己的手指头,不要轻易的下单。等等。是不是一样啊。是一样的。 2009年08月22日,当我的帖子在论坛再次被肯定的时候,老师破格让我进入魔鬼训练营参加训练的时候,我是多么的高兴啊,我知道我学习的广通理论又有了一点点进步,最起码我知道了一点点,大约在什么位置的什么样的股票应该会涨,什么是第一阳,什

我校吴双清教授发现的黑洞精确解被美国著名物理学家命名为

我校吴双清教授发现的黑洞精确解被美国著名物理学家命名为“吴黑 洞”(Wu black hole) 在近百年之前,爱因斯坦建立起广义相对论并用它成功地解释了用牛顿万有引力理论不能解释的水星近日点进动疑难问题。然而,由于引力场方程是一套非常复杂的高度非线性的耦合系统,在没有发展出合适的解生成技术之前,求解爱因斯坦场方程在很大程度上取决于对度规形式所作出的假设。因此,寻找其精确解特别是转动带电的黑洞解极其困难。直到1963年,新西兰数学家R.P. Kerr才得到了首个在天体物理上有实际应用意义的四维转动不带电的Kerr黑洞解,该解利用了Kerr-Schild度规假设,即平直背景时空加上一个与沿类光方向传播的测地矢量有关的线性微扰项。1986年,R.C. Myers和M.J. Perry利用Kerr-Schild方案给出了Kerr黑洞在高维不带电情形下的推广。1999年,英国剑桥大学著名理论物理学家S.W. Hawking教授及其合作者给出了五维Myers-Perry黑洞在含有宇宙学常数情况下的推广。本世纪之初,G.W. Gibbons等人[G.W. Gibbons, H. Lü, D.N. Page, C.N. Pope, Physical Review Letters 93 (2004) 171102]将Kerr-Schild形式中的平直背景时空换为纯de Sitter时空得到了四维Kerr-de Sitter时空在任意维(D>3)的推广。 由于诸多方面的原因,高维转动的黑洞解特别是转动带电的超引力黑洞精确解在过去的十余年之中引起了人们极大的关注。在超引力理论中,黑洞一般可以携带多个电荷。1996年,M. Cveti?和D. Youm利用解生成技术得到了五维具有三个电荷和两个转动参数但不含有宇宙学常数的超引力黑洞精确解——这是五维Myers-Perry电中性黑洞解的带电推广。然而,要把Hawking等人的五维黑洞解加上电荷或者说在Cveti?-Youm带电黑洞解中引入宇宙学常数特别困难。这是因为在规范超引力理论中宇宙学常数的引入破缺了理论的一些对称性,使得人们无法利用已有的解生成方法从已知解得到新的黑洞解。2005年,钟志伟等人[Z.W. Chong, M. Cveti?, H. Lü, C.N. Pope, Physical Review Letters,95 (2005) 161301]在五维最小EMCS规范超引力理论中找到了带有宇宙学常数和两个不同转动参数的一般的转动带电黑洞解。此后,由M. Cveti?、G.W. Gibbons、C.N. Pope和吕宏(H. Lü)等教授组成的强大科研团队带领其研究生和博士后开始追逐五维最一般的具有三个电荷和两个转动参数的规范超引力黑洞精确解。

黑洞

黑洞 黑洞是根据现代的广义相对论所预言的,在 宇宙空间中存在的一种质量相当大的天体。黑洞 是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗 尽而死亡后,发生引力塌缩而形成。黑洞质量是 如此之大,它产生的引力场是如此之强,以至于任何物质和辐射都无法逃逸,就连光也逃逸不出来,故名为黑洞。在黑洞的周围,是一个无法侦测的事象地平面,标志着无法返回的临界点。 一.黑洞的产生 当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢),由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。。 物质将不可阻挡地向着中心点进军,直至成为一个体积很小、密度趋向很大。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),巨大的引力就使得即使光也无法向外射出,从而切断了恒星与外界的一切联系——―黑洞‖诞生了。 二.黑洞的分类 分类方法一: 1. 超巨质量黑洞 到目前为止可以在所有已知星系中心发现其踪迹。

?质量据说是太阳的数百万至十数亿倍。 2. 小质量黑洞 ?质量为太阳质量的10至20倍,即超新星爆炸以后所留下的核心质量是太阳的3至15倍就会形成黑洞。 ?理论预测,当质量为太阳的40倍以上,可不经超新星爆炸过程而形成黑洞。 3. 中型黑洞 ?推论是由小质量黑洞合并形成,最后则变成超巨质量黑洞 ?中型黑洞是否真实存在仍然存疑。 分类方法二:根据黑洞本身的物理特性(质量、电荷、角动量): 1. 不旋转不带电荷的黑洞。它的时空结构于1916年由史瓦西求出称史瓦西黑 洞。 2. 不旋转带电黑洞,称R-N黑洞。时空结构于1916-1918年由Reissner和 Nordstrom求出。 3. 旋转不带电黑洞,称克尔黑洞。时空结构由克尔于1963年求出。 4. 一般黑洞,称克尔-纽曼黑洞。时空结构于1965年由纽曼求出。 三.黑洞的演化 吸积 黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的,这一过程被称为吸积。高温气体辐射热能的效率会严重影响吸积流的几何与动力学特性。目前观测到了辐射效率较高的薄盘以及辐射效率较低的厚盘。当吸积气体接近中央黑洞时,它们产生的辐射对黑洞的自转以及视界的存在极为敏感。对吸积黑洞光度和光谱的分析为旋转黑洞和视界的存在提供了强有力的证据。 蒸发 按照霍金的理论,把量子理论中的海森堡测不准原理和黑洞结合起来,假设某一粒子在黑洞中高速运动,测不准原理讲一个微观粒子

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.

新黑洞理论之4

张洞生新黑洞理论之4 ==用作者的「新黑洞理论」和公式建立新的「黑洞宇宙学」== ==本文摘录改编自拙作《黑洞宇宙学概论[4]》== 张洞生zds@https://www.360docs.net/doc/c413194491.html, 罗曼罗兰:「我们只崇敬真理--自由的,无限的,不分国界的真理,毫无种族歧视或偏见的真理。」 哥白尼:「人的天职在勇于探索真理。」 <前言>; 本篇摘录改编自拙作《黑洞宇宙学概论[4]》一书的第二篇,但是改用另外一种不同于原书、而较简明的论证方法,可谓殊途同归,相互印证。 ?我们宇宙从哪里来,往哪里去。‘,这是人类永远要想知道的神秘命题。本篇是要用作者建立的「新黑洞理论」的5个基本公式来建立新的「黑洞宇宙学」的理论基础。为此,必须首先证明我们‘宇宙视界’以内的宇宙就是一个真实的‘巨无霸史瓦西宇宙黑洞-- Cosmo-BH或者CBH)’。其次,既然我们宇宙是史瓦西黑洞,就必须证明它的膨胀收缩的规律和命运就应该完全与任何黑洞的规律相同,只不过我们‘宇宙黑洞’的总质量-能量M ub比我们宇宙中的其它黑洞的总质量-能量M b大得多多而已,即其区别仅仅是M ub>>M b。这样,我们就可以按照「新黑洞理论」中的许多公式,准确地计算出我们宇宙在?诞生、膨胀降温、演变发展‘的全过程中,各个时间节点的物理常数的数值,和形成不同的物质形态和能量。因此,我们宇宙的真实历史,即其<时间简史>,就由其任一时间的黑洞的物理参数的准确的数值所构成。这是‘广义相对论方程’建立100年来学者们‘绞尽脑汁’、想做而从未做到的事情。 <关键词>:我们宇宙;我们宇宙是真实的…史瓦西宇宙黑洞?;我们宇宙诞生于最小黑洞M bm≡m p普朗克粒子,而不是广义相对论方程解的…奇点?;我们宇宙的演变规律和命运完全符合任何黑洞的演变规律和命运;以「新黑洞理论」的公式为基础建立起来的「黑洞宇宙学」;哈勃定律是反映‘我们宇宙黑洞’,是由无数最小黑洞M bm= m p不停地合并、而形成的在以光速C的膨胀规律; <1>:作者的「新黑洞理论」是以5个基本的经典公式为基础建立起来的。 第一;本节来源于《黑洞宇宙学概论[4]》第一篇第1章,作者提出和推导出下面5个在黑洞视界半径R b上的公式,描述黑洞的4个基本参数M b,R b,T b,m ss 在R b上的变化,完全取决于4个物理常数 h,C,G,κ的不同组合,可精确地用于决定每个黑洞R b的变化和其最后的命运。M b—黑洞的总质能量;R b—黑洞 m ss—黑洞在界半径R b上的 b b ss ‘霍金量子辐射’的相当质量;λss和νss 分別表示m ss在R b上的波長和頻率,κ--波爾茲曼常數= 1.38?10-16 g*cm2/s2*k,C—光速= 3?1010cm/s,h--普朗克常數= 6.63?10—27g*cm2/s,G –-萬有引力常數= 6.67? 10—8 cm3/s2*g。 下面5个公式完全适用于球对称无旋转无电荷的、任何大小的史瓦西黑洞。

浅谈对黑洞的认识

浅 谈 对 黑 洞 的 认 识 矿物加工12-5班:刘兆庭 学号:06122450

一.黑洞是什么?黑洞是一种引力极强的天体 黑洞是爱因斯坦的广义相对论的最著名的预测之一。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。 二.黑洞的外在表现,物理解释,如何观察 科学家之所以称之为“黑”洞,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。黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重力的作用下迅速地收缩,发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星体,同时也压缩了内部的空间和时间。但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料,由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。物质将不可阻挡地向着中心点进军,直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度,小于史瓦西半径,质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出,“黑洞”诞生了。由于黑洞高质量而产生的力量,使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。黑洞开始吞噬恒星的外壳,但黑洞并不能吞噬如此多的物质,黑洞会释放一部分物质,射出两道纯能量即伽马射线爆。黑洞的高质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出,所以我们无法直接观测到黑洞。不过,黑洞可以聚拢周围的气体产生辐射而被观测者发现,这一过程被称为吸积。黑洞吸引了附近的光、各种辐射、星云和星球体,质量和体积就会变得越来越大,引力也会变得越来越强,从而就会把附近更多的物质吸入其中。不断成长的黑洞就如同不断变大的巨大旋涡,贪婪地吞吃附近的天体物质,经过宇宙长期的演化,到目前,应该已出现很多个长成像银河系般大小的黑洞。因为黑洞中心存在极大的吸引力,其运动形式必然呈现为大黑旋涡吞吃星体物质的运动形式,也就是说,在外形上,必然呈现星云和星体物质奔向这个“大嘴”黑旋涡的前进涡流,即可观察到大黑旋涡吞吃星体物质的旋涡流。在引力论下,星球之间的吸引运动不同于黑洞与星球之间的吸引运动,在恒星与其行星、恒星与恒星的互相吸引运动之中,恒星自身发出的各种强辐射、电磁波和光等存在斥力,使它们保持在一定的距离内相互吸引作环绕运动而不至于吸粘在一起,而在黑洞与星球体之间的相互吸引运动中,黑洞向外并不存在斥力,只有引力,所以,被黑洞吸引的星球体不会长期较稳定地围着黑洞作环绕运动,而是将以旋进流的形式奔入黑洞之中。黑洞吸附物质会产生X射线,X射线反过来又会刺激其中的大量化学元素发射出具有独特线条(颜色)的X射线。分析这些线条可以帮助科学家了解更多有关黑洞附近等离子体的密度、速度和组成成分等信息。 由于黑洞的密度极大,根据公式我们可以知道密度=质量/体积,为了让黑洞密度无限大,那就说明黑洞的体积要无限小,然后质量要无限大,这样才能成为黑洞。黑洞是由一些恒星“灭亡”后所形成的死星,它的质量极大,体积极小。但黑洞也有灭亡的那天,按照霍金的理论,在量子物理中,有一种名为“隧道效应”的现象,

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