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黑洞 ppt课件

黑洞 ppt课件

黑洞、白洞、虫洞与时空旅行
爱因斯坦－罗森桥
虫洞与黑洞、白洞的接 口是一个时空管道和两 个时空闭合区的连接， 虫洞的时空曲率并不是 无限大，因而我们可以 安全地通过虫洞，而不 被巨大的引力摧毁。
黑洞、白洞、虫洞与时空旅行
超时空旅行
科学家设想，应用虫洞或爱因斯坦－罗森桥，可能克服遥远的可见 和漫长的时间障碍，实现“超时空旅行”。
拉普拉斯和米切尔还猜想到这类巨大的 暗天体可能像恒星一样众多
史瓦西预言的黑洞
(1). 爱因斯坦广义相对论关于“质量引起时空弯曲”
史瓦西预言的黑洞
(2). 史瓦西预言的黑洞
德国天文学家卡尔·史瓦西（1873—1916年）通过 计算爱因斯坦方程后预言：
如果将大量物质集中于空间一点，其周围会产生奇 异现象，即在质点的周围存在一个界面──“视界”， 一旦进入这个界面，即使光也无法逃脱。
惠勒将黑洞的这种特征称为“黑洞无毛”（也可以 说只有M,Q,J三根毛），后来被人们称为“黑洞无毛定 理”。
黑洞的观测与发现
核
观测黑洞的方法
心
喷
2.探测方法与手段: 间接推测
流
现 象
引力透镜现象
异常X射线源及γ射线源
M87及其喷流的X射线照片
黑洞的观测与发现
（1）天鹅座X-1号的双星系统 黑洞候选者
米切尔预言的黑洞
1783年，他在英国皇家学会会议上发布：
一个密度与太阳相同，而半径为太阳500倍的星 球，会使朝它下落的物体，在到达星球表面时的速度 超过光速。所以，假定光也像其他物体一样被与惯性 力成正比的力所吸引，那么，所有从这个星球发射的 光将被星球自身的引力拉回来。
依据：围绕星体运动物体的向心力和引 力公式推算

(精选幻灯片)黑洞ppt

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2020/2/4
13
问：为什么有粒子跑出？
霍金辐射
在“真空‘的宇宙中，根据海森堡测不准原理，会在瞬 间凭空产生一对正反虚粒子，然后瞬间消失，以符合 能量守恒。在黑洞视界之外也不例外。霍金推想，如 果在黑洞外产生的虚粒子对，其中一个被吸引进去， 而另一个逃逸的情况。如果是这样，那个逃逸的粒子 获得了能量，也不需要跟其相反的粒子湮灭，可以逃 逸到无限远。在外界看就像黑洞发射粒子一样。这个 猜想后来被证实，这种辐射被命名为霍金辐射。由于 它是向外带去能量，所以它是吸收了一部分黑洞的能 量，黑洞的质量也会渐渐变小，消失。
2020/2/4
15
Part.6 人造黑洞
欧洲大型强子对撞机（LargeHadronCollider，简称 LHC）被称为世界规模最庞大的科学工程，它将利用 高速粒子束相撞产生的巨大能量，重建“大爆炸”发 生后的宇宙形态。然而欧洲和美国的反对人士分别向 当地法院提出起诉，要求叫停或推迟这个项目，他们 的理由是，LHC能产生危险的粒子或者微型黑洞，从 而毁灭整个地球。
1796年，法国物理学家拉普拉斯曾预言：“一个质量如250 个太阳，而直径为地球的发光恒星，由于其引力的作用， 将不允许任何光线离开它。由于这个原因，宇宙中最大的 发光天体，却不会被我们看见”。拉普拉斯依据牛顿万有 引力定律，光由星体表面逃逸至无穷远得。
2020/2/4
4
现代物理中的黑洞理论建立在广义相对论的基础上。 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。比如说，恒星在被 吸入黑洞时会在黑洞周围形成吸积气盘，盘中气体剧 烈摩擦，强烈发热，而发出X射线。借由对这类X射线 的观测，可以间接发现黑洞并对之进行研究。迄今为 止，黑洞的存在已被天文学界和物理学界的绝大多数 研究者所认同，天文界并不时提出于宇宙中观测发现 到已存在的黑洞。

虫洞科普课件PPT

虫洞科普课件PPT
• 一个位置方便的虫洞会给我们一个方便和快捷的方法去旅行很长 一段距离，甚至旅行到另一个宇宙。或许虫洞的出口停在过去， 这样你可以通过它而逆着时间旅行。
• 黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接，但有的人说白洞 与黑洞中的碳微子互相湮灭能产生无穷大的能量时能让 时空扭曲，从而使人类“越狱，举个例子：一个大力士 被关在牢笼中，他有几种方法可以逃脱出去：1.把牢门 掰弯，2.或者绝食使自己变成瘦子，从而逃出牢门。” 虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具，它还在宇宙的正 常时空中出现，成为一个突然出现在宇宙中的超空间管 道，
“虫洞”的初步认识
虫洞是1916年由奥地利物理学家路德维希·弗莱姆首 次提出的概念，1930年由爱因斯坦及纳森·罗森在研究引 力场方程时假设的，认为透过虫洞可以做瞬时的空间转移 或者做时间旅行。 由阿尔伯特·爱因斯坦提出该理论。简单地说，“虫洞”就 是连接宇宙遥远区域间的时空细管。暗物质维持着虫洞出 口的开启。虫洞可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来，并 提供时间旅行的可能性。虫洞也可能是连接黑洞和白洞的 时空隧道，所以也叫"灰道"。 理论上，虫洞是连结两个遥远时空的空间隧道，就像是大 海里面的漩涡，是无处不在但转瞬即逝的。这些时空漩涡 是由星体旋转和引力作用共同造成的。就像漩涡能够让局 部水面跟水底离得更近一样，能够让两个相对距离很远的 局部空间瞬间离得很近。
• 当前的观测及理论也给天文学和物理学提出了许多新问题，例如， 一颗能形成黑洞的冷恒星，当它坍缩时，其密度已然会超过原子 核、核子、。
• 那么，黑洞中的物质基元究竟是什么呢？有什么斥力与引力对抗 才使黑洞停留在某一阶段而不再继续坍缩呢？如果没有斥力，那 么黑洞将无限地坍缩下去，直到体积无穷小，密度无穷大，内部 压力也无穷大，而这却是物理学理论所不允许的。

黑洞 幻灯片

黑洞 幻灯片
黑洞太离奇了，不可能在自然界存在。而有人认为在
黑洞的中心有虫洞存在的可能性就更让他反感。数学家将这些虫洞成为 “多连通空间”。物理学家称他们为虫洞。因为它象钻到地里的一条虫， 在两点之间钻出一条可供选择的捷径。有时也将它们叫做“空间入口或 通道”。不管它们叫做什么，也许有一天它们将成为星际间旅行的最后 途径。 1935年，爱因斯坦和他的学生罗森把虫洞的理论引进了物理世界。 他们试图用史瓦西的黑洞解表示一个基本粒子的模型。他们有了一个新 爱因斯 的想法（即用黑洞代表一个电子）。 坦· 罗森桥 （即虫洞） 但是，爱因斯坦用黑洞代表电子的想法失败了。今天，宇宙学家推 测：黑洞内部有一个特殊的桥梁（爱因斯坦· 罗森桥），它连接着两个 宇宙，我们可以在两个宇宙之中自由的穿越。 爱因斯坦· 罗森桥：在黑洞之中有一个喉咙，它将 时间和空间连接到另一个宇宙之中。穿越不旋转 的黑洞将是毁灭性的，但是旋转的黑洞有一个环 状的奇异性，这样就有可能通过爱因斯坦· 罗森桥 穿过这个环。目前这个桥仍然建立在理论上。
未来的发展之路（2）
2.建立一个慢动作的黑洞
一旦通过探测把黑洞事件穹界附近的特性详细调查清楚了以后，下一步可能 就要实际建立一个慢动作的黑洞，用它来做试验。Ⅲ类文明可能会把爱因斯坦论 文提示的那些结果再现出来，也就是，黑洞永远不会从尘埃和粒子形成的旋涡中 产生。爱因斯坦曾试图证明，聚集在一起旋转的粒子，仅凭它们自己是达不到史 瓦西半径的（因此也就不可能形成黑洞）。 旋转的物质本身可能不会收缩成黑洞，但这就开启了一种可能性，让我们可 以认为地慢慢向这个旋转中的系统注入新的能量和物质，强制这些物质逐渐在史 瓦西半径之内通过。这样，先进文明就可以以可操控的方式操纵黑洞的形成。 当然，还有一个问题：黑洞的虫洞是否足够稳定，可以完全掉落下去？这个 问题的数学解还没有完全弄清楚，也许，只有在特殊的非常严格的情况下才是稳 定的让物质从虫洞中掉落下去。

黑洞 幻灯片PPT演示课件

黑洞 幻灯片PPT演示课件

光速，所以连光都跑不出来，于是射进去
的光没有反射回来，我们的眼睛就看不到
任何东西，只是黑色一片。
14
对于黑洞的研究历史
• 历史上，第一个意识到一个致密天体密度可以 大到连光都无法逃逸的人是英国地理学家John Michell。他在1783年写给亨利·卡文迪什一封信 中提出这个想法的，他认为一个和太阳同等质量 的天体，如果半径只有3公里，那么这个天体是不 可见的，因为光无法逃离天体表面。1796年，法 国物理学家拉普拉斯曾预言：“一个质量如250 个太阳，而直径为地球的发光恒星，由于其引力 的作用，将不允许任何光线离开它。由于这个原 因，宇宙中最大的发光天体，却不会被我们看见 ”。
黑洞探索的成绩有助于增强社会的凝聚力有助于激励社会的进取精神有助于吸引年轻人的科学兴黑洞是理论物理中各种极限状态的典型代表其研究具有三大意义1理论物理的大统一理论解释宇宙万物的终极理论2哲学宗教意义3现实意义研究基本粒子衍生各种民用产品比如能源类讯息类等等黑洞blackhole是根据现代的广义相对论所预言的它很容易让人望文生义地想象成一个大黑窟窿其实不然
•
参考：《宇宙新视野》11
• 2、黑洞不让任何其边界以内的任何事物 被外界看见，这就是这种物体被称为“黑 洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观 察它，只能通过受其影响的周围物体来间 接了解黑洞。虽然这么说，但黑洞还是有 它的边界，即“事件视界（视界）”．据 猜测，黑洞是死亡恒星的剩余物，是在特 殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。另 外，黑洞必须是一颗质量大于钱德拉塞卡 极限的恒星演化到末期而形成的，质量小 于钱德拉塞卡极限（约为（3× 10的30次 方）公斤）的恒星是无法形成黑洞的。
7

黑洞对周围环境的影响
• 设想在弹簧床上放置一块质量非常大的石 头代表密度极大的黑洞。自然，石头将大 大地影响床面，不仅会使其弯曲下陷，还 可能使床面发生断裂。类似的情形同样可 以在宇宙中出现，若宇宙存在黑洞，则该 处的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的 破裂叫作时空的奇异或奇点。

星际穿越中的科学知识PPT课件

星际穿越中的科学知识PPT课件

• 虫洞在某个时刻 产生，短暂地打 开，然后关闭、 消失。从产生到 消失，时间极短， 短到没有事物能 在这么短的时间 内从一个洞口穿 到它另一个洞口。 所以我们能利用 虫洞进行时空旅 行前提是有办法 使虫洞一直开着， 不让它消失。
4：第五维度
• 电影中，男主人公通过进入 “第五维度”看见了原来自 己的生活，并给当时的女儿 以提示从而改变了未来。
第6页/共9页
4：第五维度
• 现在宇宙学家将时间看作第四维，而第五维指的是能量无界限，是由无数个第四维时间组成的平面。想象 一下，就像你面前有一堵墙由无数的竖线组成，每一条竖线 就是一条第四维时间线，透过每一条时间线都 能看到在这个时间点三维空间里发生的事情，在“第五维度” 的世界里没有时间或是空间的界限。
第2页/共9页
2：黑洞潮汐力
• 一只很大的飞船飞向一个天体，飞船头部距离 天体比较近，受到的引力比较大，而尾部距离 天体比较远，受到的引力比较小，头部和尾部 的引力大小的差距，就会在飞船中间产生撕扯 的拉力，这个拉力就是潮汐力。
第3页/共9页
3：虫洞 • 关于虫洞有三种说法：
一是虫洞是宇宙中相距遥远的两点间的一条捷径，就是一个苹果，虫 子沿着苹果表面走远了，可是如果虫子挖洞从苹果里面走就近多了，顾明 思议，虫子为了抄近路而在苹果里挖的洞。
第7页/共9页
谢谢
第8页/共9页
谢谢您的观看！
第9页/共9页
二是虫洞是连接黑洞和白洞或黑洞与黑洞的管道，故在黑洞里能找到 虫洞。（白洞：黑洞死亡会变成一个白洞，喷射出之前黑洞吸入的物质）
三是虫洞是时空隧道，能进行时空旅行。 没人见过虫洞，有人说我们周围到处都是虫洞，又有人说黑洞里有虫 洞，基帕·索恩在书里又说我们可以自己构建虫洞

_黑洞


激发态黑洞
辐射
带走转动能 电磁能和电荷
蜕化
史瓦西黑洞
1974年，在提出原始黑洞的概念后，霍金（Steven Hawking）应用 量子场论的方法推证得出，一定质量的黑洞都有一定的温度，因而能发 出热辐射，被人们称为霍金辐射。
黑洞蒸发
黑洞的热辐射与其质量有关。质量越大温度越低， 辐射越弱；质量越小，温度越高，辐射越强。有效的热 辐射会使质量亏损。
1 m⊙的黑洞热辐射极弱，只有10-6K的辐射温度，质 量损耗也很小；而10亿吨的小ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ洞，温度高达1012K，具 有明显的辐射效应和质量亏损。只有低于1020吨（相当 于月球质量，半径只有0.1mm）的小黑洞才能发生有效 的蒸发。
小黑洞的蒸发过程起初很慢，随着质量的消耗则越 来越快，最后发生强烈的爆炸，放出耀眼的光芒而消亡。
原始黑洞特点
原始黑洞有如下特点： a. 具有较高温度，“放出物质和辐射” b. 吸积效应小于发射效应，可以蒸发消失
发射效应与吸积效应
质量足够大的黑洞来说，无论它们是在宇宙早期形成的还是 后来在超新星爆发时产生的，其质量增大的速率超过了其自身蒸 发的速率，只有一天天长大。粗略的估算，质量小于1012kg的黑 洞已经蒸发掉了，质量在1012~1023kg之间的黑洞现在正在蒸发， 而质量在1023kg以上的黑洞，包括由恒星演化形成的“第二代” 黑洞，则正在吸积物质不断长大。
二、观测与发现
观测黑洞的方法 1．黑洞无毛定理
由于黑洞及其视界以内吸引一切，所以我们无法 看到它的真面目。按照现行的物理理论，黑洞强大的 引力场足以摧毁其内部的一切物质形态，扫去一切复 杂的物质结构，刮去了“毛发”，使结构变得简单， 只剩下了质量、电荷及角动量，知道了这三个参量， 也就知道了它的一切。

小学天文课——黑洞PPT课件

神秘的黑洞
-
1
课题提出的背景
探索是人类天然的兴趣，飞行是人类天然的爱好。 任何有关宇宙和探索的话题都能引起整个社会的巨大兴 趣。黑洞探索的成绩有助于增强社会的凝聚力，有助于 激励社会的进取精神，有助于吸引小学生对科学的兴趣。
-
2
-3ຫໍສະໝຸດ -4什么是黑洞？
-
5
一、黑洞的概念
黑洞（Black hole）是现代广义相对论中，宇宙空间内存 在的一种密度极大体积极小的天体。
-
6
奇妙之旅：
黑：表明它不会向外界发射或反射任何光线
洞：是任何东西只要一进入它的边界，就会被它吸进去，就 别 想“爬”出来，连跑的最快的光也逃脱不掉，它就像一个真 正的“无底洞”
-
7
恒星周围的气体或气体云被黑洞吞噬时被加热到很高
温度，散发出强- 烈的X射线
8
电脑模拟黑洞吞噬- 地球
9
黑洞不是一个“黑窟窿”，而是一个非常神秘 的天体：
就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就
诞生了。
-
12
黑洞的扭曲作用：
-
13
吸积 蒸发 毁灭
-
演 化 过 程 ：
14
1、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。“吸积”这个词来描述物质向中央引力体或者是中央延展物质系统的流 动。
-
15
2、蒸发
每个黑洞都有一定的温度，温度的高 低与黑洞的质量成反比例。也就是说， 大黑洞温度低，蒸发也微弱；小黑洞的 温度高蒸发也强烈，类似剧烈的爆发。
1、不旋转不带电荷的黑洞 2、不旋转带电黑洞 3、旋转不带电黑洞 4、一般黑洞 5、双星黑洞
-

[实用参考]黑洞.ppt


R sh
sh
C2
可算：
太阳M⊙≈2×1033克, Rsh≈3km, ρ≈1016克/cm3
5
黑洞：黑洞是时空中这样的一个区域，任何物质一旦 进入该区域，便永远不能出来。
黑洞是一种看不见的异常天体；60年代以后，成为 天文上最具诱惑力的搜索对象。与一切可见天体相 比，黑洞正是最强的引力场源，能使邻近处时空弯 曲得相当厉害，以致把任何东西都裹卷其内，甚至 光线也不能幸免。
总的来说，白洞和蛀洞还只是广义相对论的一个数学 结果，还未得到证实，而且就理论自身来看，也还有许 多问题要解决。
13
牛顿黑洞
（1）第一宇宙速度：
mv 2 R

GMm R2
v 7.9km/ s
（2）第二宇宙速度： 1 mv2 GMm v 11.2km/ s
2
R
（3）牛顿黑洞： v 2GM / R c
发后，剩余部分的质量一般仍要超过太阳质量的2倍以
上。这部分物质自身引力非常强大，从而发生急剧坍缩
的压力，但在如此强大的引力面前，无异于螳臂挡车。
随着坍缩加剧，分子、原子乃至原子核都会被挤破，最
终形成极高密度的引力中心。
9
黑洞既然看不见、摸不着，天文学家又是怎样发现和 观察它的呢？这主要是通过黑洞区强大的X射线源进行 探索的。黑洞本身虽然不能发出任何光线，但它对于 周围物体、天体的巨大引力依然存在。当周围物质被 它强大的引力所吸引而逐渐向黑洞坠落时，就会发射 出强大的X射线，形成太空中的X射线源。通过对X射线 源的搜索观测，人们可找到黑洞的踪迹。
更有趣的是，有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接 到达地球，它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞 的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗 恒星的“脸”，还同时看到它的侧面、甚至后背！

黑洞_白洞

黑洞与白洞什么是黑洞呢？简单地说，它是一种特殊的天体，具有极其强大的引力场，以致任何东西，甚至连光都不能从中逃逸，成为宇宙中一个吞食物质和能量的“陷阱”。

黑洞的成因假说，目前较有影响的主要有以下三种：坍缩说一个内部核燃料全部耗尽的晚年的恒星，当它向外的光热辐射再也抵挡不住自身的引力时，星体便开始向内坍缩。

当星体坍缩时的质量小于太阳的1.3倍，它就演化成为白矮星；当其质量大于1.3倍而小于3倍太阳质量时，它就成为中子星；只有当其质量大于太阳的3—50倍时，它即坍缩为一个“常规黑洞”。

白洞，是与黑洞性质刚相反的另一种特殊天体。

它拒绝任何外来物质进入它的内部，而只允许它里面的物质和能量向外辐射出去。

因此，白洞可以说是宇宙中一个发射物质和能量的“源泉”。

白洞也是很强的引力源，它可以被普通的恒星所吸引，也可以吸引其它天体。

周围的尘埃、气体和能量被它不断吸引到自己边界上来，但一概拒绝人内，只能在边界外停留，形成一个包围它的物质层。

白洞把这些物质加速到很高速度，使之具有一种向外喷射的趋势。

什么是黑洞呢？简单地说，它是一种特殊的天体，具有极其强大的引力场，以致任何东西，甚至连光都不能从中逃逸，成为宇宙中一个吞食物质和能量的“陷阱”。

白洞，是与黑洞性质刚相反的另一种特殊天体。

它拒绝任何外来物质进入它的内部，而只允许它里面的物质和能量向外辐射出去。

因此，白洞可以说是宇宙中一个发射物质和能量的“源泉”。

关于寻找黑洞存在的证据（院士园地）（附图片）中国科学院院士陈建生作者简介：中国科学院北京天文台研究员，1 9 38 年7 月生，福州市人，1 9 6 3 年毕业于北京大学，1 9 9 1 年当选中国科学院院士，现任中国科学院天文专家委员会主任，中科院—北京大学联合天体物理中心主任，美国F u n d a m e n t a l o f C o sm i c P h y s i c s 学报编委等学术职务。

什么是黑洞？黑洞如何产生？黑洞有什么重要性质？是否已找到黑洞存在的证据？这些是公众所关心的问题，特别是寻找黑洞证据问题，去年以来成为国内外媒体热烈谈论的问题之一。

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为温度、压力不足或者核 融合达到铁阶段而停止产
生能量，恒星外壳的重力
会压缩恒星产生一个高密
度的天体。
白矮星
•大部分恒星演化过程都包含白矮星阶段。由于很多恒星
会通过新星或者超新星爆发将外壳抛出，一些质量略大
的恒星也可能最终演化成白矮星。
年轻白矮星 一对投石器
固定轴环绕 白矮星吃彗星
正在形成的白矮星
• 星系中心区域的一些大质量恒星死亡后坍缩成小黑洞，它
们有许多机会相互碰撞而形成更大的黑洞。
2.2 黑洞的蒸发：
• 一般认为，黑洞一旦形成就不会转化为别的什
么东西。黑洞的质量只会因吸进外界的物质而 增加，绝不会因逃脱物质而减少。也就是说， 按照经典物理学，黑洞是不能向外发出辐射的。
• 1974年霍金提出黑洞蒸发理论：按照量子力学，
• 中子星：又名波霎，是恒星演
化到末期经由重力崩溃发生超新 星爆炸之后，可能成为的少数终 点之一。即质量没有达到可以形 成黑洞的恒星在寿命终结时塌缩 形成的一种介于恒星和黑洞的星 体，其密度比地球上任何物质密 度大相当多倍。
非常靠近地球 的中子
• 形成过程：
• 恒星在核心的氢于核聚变反应中耗
尽，完全转变成铁时便无法从核聚 变中获得能量。失去热辐射压力支 撑的外围物质受重力牵引会急速向 核心坠落，有可能导致外壳的动能 转化为热能向外爆发产生超新星爆 炸，或者根据局恒星质量的不同， 整个恒星被压缩成白矮星、中子星 以至黑洞。
• 由于黑洞质量越小，其引力场就越小，粒子
逃逸的过程就变得越容易，因此黑洞粒子的 发射率及其表面温度就越大。
• 黑洞向外辐射粒子导致黑洞质量减小，进一
步导致了辐射速率和温度的上升，因而黑洞 的质量就减小得更快。当黑洞的质量变得极 小的时候，它将在一个巨大的、相当于千百 万颗氢弹爆炸的发射中结束自己的历史。
围绕这个点有一个直径只有几千米被称为视界的 区域，这里引力强得使任何东西、甚至于连光都 不能逃逸出去，这就是黑洞。
3）在宇宙大爆炸的早期，宇宙的压力和能量是如此 之大，足以使一些物质小团块压缩成为不同尺度和 质量的太初黑洞。
• 黑洞的分类：根据质量、角动量和电荷
1）史瓦西黑洞：最简化的无电荷、无转动的球对称 黑洞；
银河系中心和类星体中心的超级大黑洞。
2. 黑洞的碰撞和黑洞的蒸发
2.1 黑洞的碰撞：
• 早期宇宙物质的分布相对集中，彼此之间相隔的距离不远，
在各处飘荡着的黑洞很有可能相互遭遇，导致两个具有强 大引力场的天体发生剧烈的碰撞，然后合而为一。
• 在一些星系内部，星系中心的强引力会使邻近的恒星及星
际物质更加趋向中心，当聚集在一起的质量大到一定程度 的时候，就会坍缩成黑洞。
3. 黑洞的寻找
• 白矮星：也称简并矮星，
是一种由电子之间不相容原
理排斥力所支持的稳定恒星，
由电子简并物质构成的小恒
星。
最早发现的白矮星： 天狼星伴星
特征：低光度、高密度、高温度的晚期恒星，被
认为是低质量恒星演化阶段的最终产物。
白矮星：恒星濒临死亡时生命形态
• 形成过程：在红巨星阶段
的末期，恒星的中心会因
可以允许“粒子”从黑洞中逃逸出来。
• 量子力学表明，整个空间充满了“虚的”粒子
反粒子对，它们不断地成对产生、分开，然后 又聚到一块并互相湮灭。
• 在黑洞存在的情形下，虚粒子对中的一个成员
可以落到黑洞里去，留下来的另一个成员就失 去可以与之相湮灭的配偶。这个被背弃的粒子 或反粒子，可以跟随其配偶落到黑洞中去，但 是它也可以逃逸到无穷远去，作为从黑洞发出 的辐射而存在。
黑洞的质量没有上限， 甚至是太阳的数亿倍
质量仅为太阳的3.8倍
XTE J1650-500 直径仅25公里
美天文学家发现最小黑洞 2001.4.28
பைடு நூலகம்
• 成因：1）一个大质量的恒
星在其生命最后阶段会因自 身的引力而坍缩。它自身的 引力是如此之强，使它的核 坍塌直至成为一个没有大小、 密度极大的数学上的点。
2）雷斯勒—诺斯特诺姆黑洞：有电荷、无转动的球 对称黑
3）克尔黑洞：无电荷但有转动的黑洞
4）克尔—纽曼黑洞：又带电荷又有转动的黑洞。
• 众所周知，黑洞是看不见的，因此科学家们只
能依靠它发出的辐射和对相邻恒星的万有引力 作用来判定它的存在。
• 一般来讲，天文学家们将黑洞分为两类：星状
黑洞和超大质量星状黑洞。星状黑洞由质量相 当于几个太阳的恒星坍缩形成，而超大质量星 状黑洞的质量则可达十亿个太阳质量。
• 白矮星的内部不再有物质进行核融合反应，因此
恒星不再有能量产生，也不再由核融合的热来抵 抗重力崩溃；它是由极端高密度的物质产生的电 子简并压力来支撑。
• 物理学上，对一颗没有自转的白矮星，电子简并
压力能够支撑的最大质量是1.4倍太阳质量，也就 是钱德拉塞卡极限。
• 如果白矮星的质量超过1.4倍太阳质量，那么原子核之间的
电荷斥力不足以对抗重力，电子会被压入原子核而形成中 子星。
• 白矮星致密的球体拥有几乎像太阳一样的质量，
但是体积只有地球那么大。
• 由于白矮星体内已经没有什么燃料可以燃烧，因
此它们通常只通过发射本身储藏的热量，发出非 常微弱的光。
• 白矮星被认为是一颗恒星的生命终点，我们银河
邻域的大部分恒星正在一步步迈进这个阶段，其 中包括太阳，但是仅有大约3%的邻域恒星的质量 足够大，可以进一步转变成超新星。
黑洞白洞和 虫洞
主要内容
• 黑洞的形成与寻找 • 虫洞 • 白洞 • 黑洞、虫洞和白洞之间的关系
一、黑洞
• 黑洞的成因与分类； • 黑洞的碰撞和黑洞的蒸发 • 黑洞的寻找
1. 黑洞的成因与分类
• 概述：1）黑洞是我
们宇宙中最奇怪、
最神秘的物体。天
文学家相信在宇宙
中有无数的黑洞，
并且认为黑洞是涵
盖了一切事物开始
的关键。
目前最大最古老的黑洞
2004.6月，美国斯坦福大学
2）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和 星体（并非为一个“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， 发生引力坍缩而形成。黑洞的质量是如此之大， 它产生的引力场是如此之强，以致于任何物质 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。在黑洞的周围，是一个无法侦测的事 件视界，标志着无法返回的临界点。