黑洞的质量是太阳的120倍
据报道，2月25日，科学家称在一座发光类星体里发现了一片质量是太阳120亿倍的黑洞（中国科技核心期刊，核心论文发表），且如此庞大的星体早在宇宙形成的早期就已经存在。科学家称，此黑洞的形成已经无法用现有黑洞理论解释。
该发现对目前的宇宙形成理论带出了挑战。现有宇宙理论认为，黑洞及其宿主星系的发展形态基本上是亘古不变的。
黑洞是宇宙中一片密度极大的区域，包括光在内的任何物质都无法以足够快的移动速度摆脱其强大的引力。黑洞（中国科技核心期刊，核心论文发表）存在于遥远的被称为类星体的天体中，人们通过它对周围星系、行星以及星际尘埃施加的影响发现其所在。
德国麦克斯普兰喀天文机构的研究员布拉姆·维尼曼斯(Bram Venemans)说道，最新发现的黑洞体量相当于太阳的120亿倍，比先前发现的同时期黑洞的总和还大出一倍。而在银河系的中央潜伏的黑洞比太阳大400万-500万倍。
科学家无法解释最新发现的黑洞为何增长速度如此快。从理论上来说，它周围的气体不能使它变得如此庞大。北京大学首席研究员吴学兵说：“我们的发现对早期宇宙黑洞形成的理论提出了挑战。”他还说，“黑洞在短期内增长可能需要非常特殊的方式（中国科技核心期刊，核心论文发表），或者在第一代行星和星系形成时就留有黑洞种子。但是这两种可能性都很难用当今的理论来解释”。
《黑洞旅行》教案 学习目标： 1.知识和能力 了解霍金的主要事迹；识记生字词。 2.过程和方法 理解本文简明准确而又幽默诙谐的语言特点； 学习灵活多变的说明方法； 体会本文严密的逻辑思维； 概括要点，理清思路。 3.情感态度和价值观 了解宇宙及星体的奥秘； 学习霍金严谨的科学态度和可贵的探索精神。 学习重点： １．学习速读和研究性阅读，学会根据不同要求搜集有效信息并对信息进行相关处理。2．在学习过程中质疑问难，探究发现。 3. 语言生动、幽默、准确；推理由浅入深，环环相扣 学习方法：抓住关键语句，筛选有效信息，整合概括要点，理清思路。 课时安排：2课时 [第一学时] 一、课前预习： 学海拾贝 1.字音 梦寐以求轻率回溯逃逸拉曳畸变譬如迄今 系( xì) 系数系统量(liàng) 胆量气量 ( jì) 系鞋带系上扣儿(liáng) 估量思量 处(chǔ) 处分处变不惊率(lǜ) 圆周率比率 (chù) 好处用处(shuài) 轻率率领 2.字形 憾遗憾憾事估（gū）估计估量 撼震撼撼天动地沽(gū) 沽酒沽名钓誉 怙(hù) 怙恶不悛怙恃 畸(jī) 畸形
犄(jī) 犄角牛犄 掎(jǐ) 掎角之势 3.词义 (1) 释义 不可思议：不可想象，不能理解。 梦寐以求：睡梦中都想着寻找，形容迫切地希望着。 自给自足：依靠自己的劳动满足自己的需要。 不可低估：不能过低估计事物的价值。 轻率：（说话做事）随随便便，没有经过慎重考虑。 不自洽：不和谐，不恰切，偏离事理。 回溯：向上追溯。 (2)辨义 不可思议：不可想象，不能理解。 不可理喻：形容愚蠢蛮横，不讲道理。 效应：物理的或化学的作用产生的效果。 效能：事物所产生的有利的作用。 [结构图解] 空间可旅行开篇点题 科学现实：黑洞确存在（1—4）引人入胜 黑目前行不通（引入下文） 洞恒星耗尽燃料层层剥茧 旅科学剖析：黑洞能形成（5—13）深入浅出 行引力造成恒星坍塌（不乏生动） 同时存在白洞奥秘无限 科学探秘：黑洞不全黑（14—20）探索不止 “撕碎”至“重现”（精神可贵） 二、导入新课： 如果问当代科学界有谁能和爱因斯坦相提并论，答案莫过于史蒂芬?霍金。双腿不能行半步，大脑却可以遨游宇宙。全身仅有几个手指可以活动的他，以其对现代物理学突出的贡献和特殊的人生经历成为世人眼中当之无愧的传奇人物。 三．文本探究 （一） ①作者采用“稍微轻率的语气”表达了什么观点？ [提示] 勾画1—3段的关键语句，而后整合。 “现在黑洞已在事实上被说成是科学的现实，而非科学的幻想。” ……预言黑洞必然存在的。
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
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。
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
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
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。
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
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《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 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。
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
有趣的数字黑洞 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
思维体操《有趣的数字“黑洞”》 教学内容：五上第三单元P38“你知道吗？” 教学目标： 1、了解数学中数字“黑洞”等有趣的现象，探索数学奥秘。 2、通过合作探究，培养协作能力与合作的意识。 3、拓展数学课外知识，宣传数学文化魅力，培养数学学习的兴趣。 教学重点：了解四位数黑洞6174，探究三位数黑洞 教学难点：自觉探究三位数黑洞495 教学准备：计算器课件 教学过程： 一、引入 1、谈话：同学们，你们听说过“黑洞”吗？ 2、介绍“宇宙黑洞”： 黑洞是天文学中的一个概念，它是宇宙中一种非常神秘的天体，体积很小，密度却大得惊人，不论什么东西，只要被它吸进去，就再也别想爬出来，就连最强的X光线也妄想逃脱黑洞的引力.（如果要让地球成为一个黑洞,那么需要把地球压缩成一颗豌豆那么大） 3、在数学这个神秘的王国里，也存在着类似天文学上的黑洞—数字黑洞.。 二、了解“西西弗斯串”——123黑洞 数学中的123就跟英语中的ABC一样平凡和简单。然而，按以下运算顺序，就可以观察到这个最简单的黑洞值： 偶：数出该数数字中的偶数个数，在本例中为2，4，6，8，0，总共有5个。 奇：数出该数数字中的奇数个数，在本例中为1，3，5，7，9，总共有5个。 总：数出该数数字的总个数，本例中为10个。 新数：将答案按“偶-奇-总”的位序，排出得到新数为：5510。 重复：将新数5510按以上算法重复运算，可得到新数：134。 重复：将新数134按以上算法重复运算，可得到新数：123。 “123数学黑洞（西西弗斯串）”现象已由回族学者秋屏先生于2010年5月18日作出严格的数学证明，请看他的论文：《“数学黑洞（西西弗斯串）”现象与其证明》（正文网址在“扩展阅读”中）。自此，这一令人百思不解的数学之谜已被彻底破解。此前，大学数学教授米歇尔·埃克先生仅仅对这一现象作过描述介绍，却未能给出令人满意的解答和证明。 着名的“123黑洞”还有个别名叫做“西西弗斯串”。这里有个古老的神话传说 西西弗斯是人间最足智多谋又机巧的人，他是科林斯的建城者和国王。当宙斯掳走河神的女儿，河神曾到科林斯找寻其女，知悉此事的西西弗斯以一条四季常流的河川做为交换条件告知。由于泄露了宙斯的秘密，宙斯便派出死神要将他押下地狱。没有想到西西弗斯却用计绑架了死神,导致人间长久以来都没有人死去，一直到死神被救出为止，西西弗斯也被打入冥界。
《黑洞旅行》教案教案教学设计 学习目标： 1.知识和能力 了解霍金的主要事迹；识记生字词。 2.过程和方法 理解本文简明准确而又幽默诙谐的语言特点； 学习灵活多变的说明方法； 体会本文严密的逻辑思维； 概括要点，理清思路。 3.情感态度和价值观 了解宇宙及星体的奥秘； 学习霍金严谨的科学态度和可贵的探索精神。 学习重点： １．学习速读和研究性阅读，学会根据不同要求搜集有效信息并对信息进行相关处理。 ２．在学习过程中质疑问难，探究发现。 3. 语言生动、幽默、准确；推理由浅入深，环环相扣 学习方法：抓住关键语句，筛选有效信息，整合概括要点，理清思路。
课时安排：2课时 [第一学时] 一、课前预习： 学海拾贝 1.字音 梦寐以求轻率回溯逃逸拉曳畸变譬如迄今系( xì) 系数系统量(liàng) 胆量气量 ( jì) 系鞋带系上扣儿(liáng) 估量思量 处(chǔ) 处分处变不惊率(lǜ) 圆周率比率(chù) 好处用处(shuài) 轻率率领 2.字形 憾遗憾憾事估（gū）估计估量 撼震撼撼天动地沽(gū) 沽酒沽名钓誉 怙(hù) 怙恶不悛怙恃 畸(jī) 畸形 犄(jī) 犄角牛犄 掎(jǐ) 掎角之势 3.词义 (1) 释义 不可思议：不可想象，不能理解。 梦寐以求：睡梦中都想着寻找，形容迫切地希望着。
自给自足：依靠自己的劳动满足自己的需要。 不可低估：不能过低估计事物的价值。 轻率：（说话做事）随随便便，没有经过慎重考虑。不自洽：不和谐，不恰切，偏离事理。 回溯：向上追溯。 (2)辨义 不可思议：不可想象，不能理解。 不可理喻：形容愚蠢蛮横，不讲道理。 效应：物理的或化学的作用产生的效果。 效能：事物所产生的有利的作用。 [结构图解] 空间可旅行开篇点题 科学现实：黑洞确存在（1—4）引人入胜 黑目前行不通（引入下文） 洞恒星耗尽燃料层层剥茧 旅科学剖析：黑洞能形成（5—13）深入浅出 行引力造成恒星坍塌（不乏生动） 同时存在白洞奥秘无限 科学探秘：黑洞不全黑（14—20）探索不止 “撕碎”至“重现” （精神可贵） 二、导入新课：
黑洞的简单介绍 摘要：黑洞，是20世纪以来的一个一直热门的研究课题，但是由于黑洞的不可直观性，使得许多关于黑洞的理论还只是建立在推论与猜想上。关于黑洞，在本文中我主要简单介绍了一下关于黑洞的形成(即黑洞是由一些足够大的星体不停坍缩而形成的),黑洞的视界及内部的奇点（奇点量子效应），和黑洞的消亡。 关键词：黑洞坍缩视界奇点量子效应 序言 根据科学家们的推算，宇宙大爆炸大约发生在137亿年以前。宇宙大黑洞，是一个从爱因斯坦建立广义相对论以后最重要的物理理论结果，也是现在唯一一个可以统一相对论和量子理论，同时又可以使人类在对物理极至理论的探索道路上继续迈进的一种星体。黑洞是神秘的，说它神秘是因为：黑洞是位居宇宙空间和时间构造中的一些深不见底的类似井状的东西，具有极大的吸引力，包括光在内的任何物体都无法逃脱被吸入的命运。这就使得人们对于黑洞的研究变得异常困难：它既不向外散发能量，也不表现出任何形式的能量，人们根本无法看到它。因此，人们对于黑洞的研究就象是对一种看不见的东西进行研究。我这这篇文章的目的就是为大家介绍一下黑洞的形成，黑洞的视界及黑洞内部的奇点，以及黑洞的消亡。对于研究黑洞，我认为这是必须了解的。 一黑洞的形成 早在1795年，法国的天文学家、数学家和物理学家拉普拉斯就曾指出，在一个质量足够大的星球表面，光线是不可能逃出去的。按照牛顿引力理论，每个星体都有一定的逃逸速度。地球
的逃逸速度就是所谓第二宇宙速度，大约是11公里／秒。对质量大而体积小的天体来说，这个逃逸速度可能大于光速。在这种情况下，星体发的光也不能发射到远处去。因而，在外部看来，它就是一个不发光的天体。可以称它为牛顿理论中的黑洞。不过，我们已经知道，牛顿的引力理论在原则上是不能处理光的问题的，我们不能轻信这个结果。 广义相对论中依然存在无限引力坍缩的过程。设想一个人正站在发生坍缩的星体表面。他持有一盏强大的灯。在坍缩之前，引力场还很弱，他的灯光可以向四面八方发射出去。光线大体都沿着直线传播。当恒星开始坍缩后，质量逐渐集中到越来越小的范围之中。当恒星的尺度减小时，它的表面引力就变得越来越大，引起光线变曲。最初，只有那些在水平方向的光线才有明显弯曲，这些被弯曲的光线并没有发射出星体，而是折回到星体表面。坍缩继续下去，灯的光线将越来越收拢。最后，所有的光线都不再能逃离星体表面。我们说，这是恒星缩小到它的“视界”之内了。落进视界之内的任何东西，都不可能再被外界的观测者看到。这就形成了黑洞。 “视界”就是黑洞的表面。质量为十个太阳质量的恒星，它的视界半径约为30公里。也就是说，当这种恒星坍缩到半径约30公里的大小时，就开始成为黑洞。任何进入视界的东西，都不可能再出来。而且，当一颗坍缩的星，收缩到自己的视界之内以后，就再也没有任何物理过程可以阻止住它进一步的坍缩。它必将无限的坍缩下去，最终变成一个点，在这个点上许多量都变成无限大，所以它叫做“奇点”。 在坍缩过程中，星体越来越暗，因为能逃出去的光越来越少。恒星变暗的过程是极其快的。一颗质量为十个太阳质量的星体，在开始坍缩后约百分之一秒，就几乎完全看不见了。 通常，黑洞是无法被发现的，但是也有例外：如果在它附近有气团，则会产生飞向黑洞的气流，于是气流也暴露了黑洞的位
D1---------宇宙的普通物质李希勤 1，普通物质的含义 人们把能利用各种方法“进行测算”的物质称作普通物质。对普通物质，人们形成了如下共识：普通物质由基本粒子（分子、原子，质子、中子、电子）构成；可测算其静质量。 现代科技己共知，地球上的所有物质，由110多种元素组成，以此推测：宇宙中的物质均由基本粒子构成，故星系、星球、陨石、尘埃等实体物，都是普通物质。 普通物质具有静质量，故具有如下属性：占有一定之空间；能独立而稳定地存在一定之时间；处于不停地运动和变化；在不受外力作用时保持原有之初始状态；在特定条件下可发生物理或化学反应。此处，仅对部分属性进行讨论。 ------------------------------------------ 1），普通物质占有一定的空间； 电子引力半径------- ～9. 0880914*10＾- 17 m ， 质子引力半径------- ～ 1. 11286448*10＾- 15 m ， 中子引力半径------ ～ 1. 11337557*10＾- 15 m ， 月亮引力半径……～ 1.738 *10＾6 m ， 地球引力半径……～ 6.37865 * 10＾6 m ， 太阳引力半径……～ 6.9601 * 10＾8 m ， ------------------ 太阳系引力半径……～1.28 光年 银河系引力半径……～7.5 *10＾4 光年， 小宇宙引力半径┅┅～1.4 *10＾10 光年， 大宇宙引力半径┅┅～4.65 *10＾10 光年。 ( 1 光年= 9. 4608 * 10＾15 m ) ----------------------------------- 2），普通物质具有静质量 现代科技人己测定並估算许多普通物质的静质量。 电子静质量--------- ～9. 10938091*10＾- 31 kg ， 质子静质量--------- ～ 1. 67262137*10＾- 27 kg ， 中子静质量--------- ～ 1. 67492721*10＾- 27 kg ， 月亮静质量-------- ～7.349 *10＾22 kg ， 地球静质量--------- ～ 5.965 *10＾24 kg ， 太阳静质量---------- ～ 1.9891*10＾30 kg ， 可近似估算： 太阳系静质量……～ 1. 989267*10＾30 kg ， 银河系静质量……～2. 09529919*10＾44 kg ， 小宇宙静质量……～7. 13584563*10＾59 kg ， 大宇宙静质量……～ 1. 35632367*10＾61 kg 。 ------------------------------- 因为普通物质由基本粒子组成。在微观上，质子与电子的数目相等，故普通物质外显中性；且质子与电子的质量之和近乎中子质量。依此，普通物质的静质量，都可用中子质量近似地计算。1kg以中子数计：1kg / 1. 67492721*10＾- 27 kg = 0.597040871*10＾27 = 5. 97040871 *10＾26 (个) / kg 。 1 Kg普通物质折合中子5. 97040871 *10＾26个。 称中子质量为Mn， 则：太阳静质量～1.9891*10＾30 kg， 5. 97040871 *10＾26 * kg-1 * 1.9891*10＾30 kg
新浪科技讯北京时间7月15日消息，据美国《连线》杂志报道，早在1912年爱因斯坦就曾预言，诸如黑洞之类的大质量天体会发出引力波，一旦发现引力波可能会加深我们对宇宙的认识，改变我们对物理学的研究。为了实现这一目标，美国国家科学基金会(NSF)今年4 月批准了激光干预引力波天文台升级的计划。 激光干涉引力波天文台(LIGO)是由美国国家科学基金会资助的最大规模项目之一，处于发现引力波研究的最前沿。该探测器备有对质子极度敏感的超长激光器，其敏感度足以记录下相对微弱的引力波。以下是加利福尼亚理工学院四个LIGO实验室内部一瞥。 1.测试台上的红外光反射镜 测试台上的红外光反射镜 测试台上一面堪称完美无暇的镜子。虽然对可见光是透明的，但这面镜子可以反射近100%来自干涉计内激光的红外光。干涉计可以利用红外激光束极为精确地测量距离。激光束越长，干涉计就越敏感。在超强引力波穿过干涉计时，由于其引起的时空“涟漪”，它只会 略微改变干涉计的长度。
2.俯瞰干涉计顶部 俯瞰干涉计顶部 从加利福尼亚理工学院干涉计顶部俯瞰，这一仪器的形状呈现“L”形，每个“手臂”含有可延伸40米的激光束。为了给激光束创造必要的真空环境，这些不锈钢真空舱将被抽真空至十亿分之一个大气压的水平。在华盛顿和路易斯安那也有两具干涉计，加利福尼亚理工学院的干涉计是其原型，相对较小。拥有这些设施，科学家可以证实观测到的不规则现象确是引力波，而非经过实验室的汽车、坠落至遥远海岸的波，或是激光器本身的精妙变化。
3.真空舱内部一瞥 真空舱内部一瞥 这张照片展示了真空舱的内部，可以看到位于干涉计两只手臂交叉处(“L”形的关节处)的光束分离器。光束分离器是由镜子、滤光器和其他光学仪器构成。从这里，红外激光束会被传递至系统的每个手臂。经过校准，每个激光束的共振要保持一致，且极度精确。如果一股光束遭遇干扰，通过对比其他光束就能在此将其测算出来。 4.干涉计手臂