科普黑洞虫洞
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有意思的物理名词解释有趣的物理名词解释物理学作为一门自然科学,涉及到许多令人着迷的概念和名词。
在这篇文章中,我将为您解释一些有意思的物理名词,并探讨它们背后的真实含义。
一、黑洞 (Black Hole)黑洞是宇宙中最神秘也最让人着迷的天体之一。
它的引力极度强大,甚至连光都无法逃脱。
黑洞形成于恒星在耗尽所有能量后发生的坍缩过程中,将恒星的质量压缩到极度紧凑的状态。
黑洞的吸引力如此之强,甚至连周围的物质都被吸引到其中,形成一个真空的区域,我们称之为“事件视界”。
在黑洞内部,空间弯曲得如同奇点,时间也几乎停滞。
黑洞的研究至今仍是物理学的一个重要课题。
二、虫洞 (Wormhole)虫洞是一种有点超现实的概念,它是空间中的一种连接通道,可以将两个远离的地方连接在一起,实现远距离的瞬时移动。
虫洞的本质是通过弯曲和压缩时空来实现的,突破了光速限制。
虽然科学家们还没有发现实际存在的虫洞,但它们是爱好科幻的作家和电影导演的经典元素。
虫洞引起了人们对时空旅行的遐想,尽管现实中的虫洞可能只是纯粹的科学想象。
三、量子纠缠 (Quantum Entanglement)量子纠缠是量子物理的一个奇特现象,即使两个粒子相隔极远,它们之间的状态仍然会彼此相互关联。
当两个粒子处于纠缠态时,一个粒子的状态的测量结果会立即影响到另一个粒子的状态,即使它们之间没有任何可见的联系。
量子纠缠违背了我们传统的直觉和经典物理的原则,但却已经在实验中得到了证实。
这个被爱因斯坦称为“鬼魅般的远程作用”现象,引发了人们对于量子世界的更深的思考和探索。
四、哈德伦恒星 (Quark Star)哈德伦恒星是一种假设存在的新型天体,它由奇夸克组成,不同于由质子和中子组成的正常恒星。
哈德伦恒星是数学模型推测出的天体,它的内部压力巨大,使得奇夸克紧密地聚集在一起,压制了进一步坍缩的过程。
因此,哈德伦恒星可能是一种比黑洞更稳定的天体,也是宇宙中最密集的物质形态之一。
虫洞与黑洞之间的关系一个多世纪以来,人们对虫洞的讨论从未停止过,这一次的讨论可能会使虫洞的研究更加深入。
早在2013年,物理学家赫伯特?玻尔就首次提出了黑洞是可以被自身引力“吸”入的。
2017年2月21日,著名天体物理学家霍金更是在接受采访时说:“黑洞是一种奇特而难以理解的东西。
他有一个奇怪之处,那就是他对引力这个东西感觉特别不好,甚至有点不太适应。
”而霍金先生的这个看法也引起了大量科幻爱好者的兴趣,让我们一起来看看这两个看似简单或者说很有道理的概念之间怎么会产生联系吧。
根据霍金先生自己与霍金(McKinsey)一起提出虫洞理论一事来说,他在2009年1月4日发表在《科学》杂志上的文章(该文章发表在《物理评论快报》第六卷第7期)中声称:当一个黑洞围绕着它自己旋转时,会因为距离太近而膨胀变得非常小。
一、什么是虫洞?虫洞又叫宇宙隧道,是指把黑洞的质量压缩在一个有限小、无限大的空宇宙。
它是从无限大的时空中,把一个黑洞变成另一个黑洞。
在这个过程中,黑洞会以光速围绕自己旋转,不会有任何方向上的运动,因此它的体积也会相应地变小。
这就是虫洞的原理。
虫洞就是通过一个不可见的通道将其无限缩小。
在我们周围的时空中就像是一个可以被无限放大的球体一样。
因此当虫洞出现的时候,它实际上是距离地球遥远的星系或者其它天体上一个小气球大小的点,可以用来改变周围的空间或质量密度。
当一个人离开这个小宇宙时就会进入到另外一个世界,在另一个世界里又重新开始。
虫洞,可以看做是两个物理空间内存在的平行时空间的隧道。
理论上,虫洞是与普通的黑洞完全不同的一个时空结构(当然这里不排除时空比较短的情况),它可以被理解为黑洞的一个独特形态(也称为镜像空间)--具有无限大的功能之隧道(mirror stage)--只有两个洞的洞(比如用来封闭中心位置的洞)。
也就是说我们在宇宙中任意一点或者多个点之间都有一个隧道来连通起来的。
这个隧道就是虫洞(collective class)。
宇宙黑洞;时空的虫洞还是毁灭之门
宇宙黑洞,是宇宙中最神秘和令人着迷的存在之一。
它们以其强大的引力和奇特的性质而闻名,被认为可能是时空中的虫洞,甚至是毁灭之门。
对于人类来说,黑洞一直是一个充满谜团和未知的领域,科学家们对其进行了大量的研究和探索,但依然充满了许多未解之谜。
黑洞的形成源自恒星的演化过程。
当恒星燃尽其核燃料时,会发生引力坍缩,形成一个极其密度巨大的天体,即黑洞。
由于其密度极高,黑洞产生的引力极其庞大,连光都无法逃脱其吸引,因此被称为“黑洞”。
关于黑洞内部的情况,科学家们一直在进行各种假设和猜测。
有一种理论认为,黑洞可能是通往另一个时空的虫洞,这意味着人类有可能通过黑洞进入另一个宇宙或时空。
然而,虫洞理论仍然是一个充满争议的领域,目前还没有确凿的证据证明黑洞内部存在虫洞。
另一种更悲观的观点认为,黑洞可能是宇宙中的毁灭之门。
根据爱因斯坦的广义相对论,黑洞的引力是如此之大,以至于连光都无法逃脱它的吸引,这意味着任何进入黑洞的物质都将永远消失在其中,被彻底摧毁。
因此,一些科学家担心,如果黑洞的引力范围扩大到足以吞噬整个宇宙,那么它可能会成为宇宙中的毁灭之门。
无论是虫洞还是毁灭之门,黑洞都是一个充满神秘和恐惧的存在。
尽管科学家们努力解开黑洞的谜团,但我们仍然对它的本质知之甚少。
随着科技的不断进步,相信我们对黑洞的了解也将会不断深入,希望有朝一日能揭开黑洞的神秘面纱,解开宇宙中最大的谜团之一。
物理学 PHYSICS2022年,一组研究人员宣布,他们进行了一项涉及现代物理学中大部分神秘理论的实验,在量子计算机中模拟出了一对黑洞,并通过一段被称为虫洞的时空捷径在它们之间传送了一条信息。
物理学家们称,这项成就是帮助理解引力和量子力学之间关系的又一个小小进展——引力塑造了宇宙,而量子力学主宰着粒子的亚原子领域。
“这很重要,因为从构造和结构来看,我们得到的是一个婴儿虫洞,”加州理工学院的物理学家玛利亚•斯皮罗普鲁(Maria Spiropulu )说,她同时也是指挥这项研究的基础物理量子通信通道项目组的负责人,“我们希望,我们可以一步一步地制造幼儿虫洞和成年虫洞。
”他们的报告发表在《自然》杂志上,报告中,研究人员用谨慎的措辞对研究结果做了描述:“这项工作是在实验环境中观察可穿越虫洞动力学的一次成功尝试。
”斯皮罗普鲁博士和她的同事们创造并运用的虫洞隧道所穿越的并非真实的物理空间,而是一个“层展”的二维空间。
这些“黑洞”也并非能够吞噬计算机的真实黑洞,而是量子计算机中的一行行代码。
严格来说,他们得出的结果只适用于一个简化的“玩具模型宇宙”——确切地说,这是一个类似于全息图的模型,由位于时空边缘的量子场来决定模型内部会发生什么,有点像是汤罐头上的标签可以描述罐头里的内容那样。
有一点需要讲清楚:这个实验的结果并不意味着我们很快就能拥有(甚至永远都不可能拥有)像电影《超时空接触》(Contact )中的朱迪•福斯特(Jodie Foster )或者《星际穿越》(Interstellar )中的马修•麦康纳(Matthew McConaughey )那样可用来漫游银河系的宇宙地铁。
“我猜最关键的问题,或许也是个很难回答的问题,是这样的:我们是否能说从模拟中得到的是一个真正的黑洞?”哈佛大学物理学教授丹尼尔•贾弗里斯(Daniel Jafferis )说,“我比较喜欢‘层展黑洞’这个说法。
”他补充道:“我们只是利用量子计算机来找出当你处于这种引力情况下时会是什么模样和感受。
喜欢天体物理的朋友一定听说过“黑洞、白洞、虫洞”,这些天体中除了黑洞外,其它的都没有被证实。
而在这些天体之外,其实还是一种名为“灰洞”的天体存在。
灰洞和黑洞、白洞、虫洞之间究竟有什么关系?今天我们就来聊聊这四个天体的关系,它们又是从何而来的!黑洞白、灰、虫这三种天体的存在都与黑洞有关,如果没有黑洞,这三种天体也就没有存在的意义了。
黑洞概念被提出,是在1916年爱因斯坦的弯曲时空理论诞生时,而被人类间接观测到则是在64年之后的事情了。
在物理理论上来说,黑洞就是一个质量巨大但体积很小的天体,超大的质量导致万有引力,强到变态。
而一个万有引力对应一个逃逸速度,要逃脱黑洞万有引力的速度,则超过了光速,这样的天体在理论上就被称为黑洞。
而在现实中,我们也曾侧面观察到了黑洞,黑洞其实是大质量恒星老化后的一个状态。
恒星由于内部核燃料消耗殆尽,就会朝两个方向发展,其一是质量过小,燃料燃尽后变成红巨星,最后变成白矮星。
而另一个方向是,恒星质量过大、引力过强,内部的核辐射压在逐渐减弱,无法平衡万有引力。
最终向内坍塌,经历中子星阶段后,再进一步坍塌,就会成为黑洞。
黑洞不一定是黑色的,只是光无法逃逸、反射出来,我们看不到它本来面目而已。
白洞、虫洞白洞和黑洞一样,是以爱因斯坦的理论为基础提出的假想天体,是为了解决一些问题而提出的。
比如黑洞一直在吞噬周边的物质,说明宇宙中的物质在不断地减少。
但根据质能守恒定律,物质和能量是不会减少了,并且宇宙中时时刻刻都有天体在出现。
这就出现了矛盾的地方,被黑洞吸收的能量和物质去哪里了呢?如果都在黑洞内部,那黑洞的体积应该无限扩展,并且吞噬整个宇宙。
为了解释这个问题,并且与爱因斯坦的理论相适应,白洞假说应运而生。
从名字上就可以看出,白洞与黑洞是相反的天体,黑洞是只进不出,白洞是只出不进。
两者共同平衡了宇宙中物质与能量的平衡,就像太极一样,两者相生相克。
而虫洞也是根据爱因斯坦的理论假设出来的,虫洞能在相对论的基础上(没有物体能超过光速),实现比光速物体更快到达超远目的地。
星际穿越运用到的物理知识主要包括:
1. 虫洞:虫洞是连接两个遥远时空的多维空间隧道。
在
电影中,虫洞的概念是基于广义相对论和量子力学理论的假设。
它连接了两个星系之间的时空,通过这个通道,人类可
以迅速穿越宇宙。
2. 黑洞:在电影中,黑洞的概念是基于广义相对论的理论。
黑洞是一种由爱因斯坦-罗森桥连接的两个时空的区域,
其中一个区域是一个具有强引力场的星体。
当物质被吸入黑
洞时,它以辐射的形式发射出来,形成所谓的“霍金辐射”。
3. 引力弹弓效应:引力弹弓效应是利用行星的重力场来
给太空探测船加速,将它甩向下一个目标,也就是把行星当
作引力助推器。
在电影中,人类利用引力弹弓效应穿越星际
空间。
4. 钟慢效应:钟慢效应是相对论中的一个概念,指的是
在运动中时间会变慢。
在电影中,这个概念被用来解释为什
么地球上的时间流逝得比在宇宙中快。
5. 巨浪现象:在电影中,巨浪现象是由于米勒星球上的
黑洞作为引力源形成的一种现象。
巨浪是由黑洞的强大引力
产生的,它具有巨大的能量和破坏力。
这些物理知识的运用,为电影构建了一个科学、合理的宇
宙探索和时间旅行的故事背景。
知识盲区突破:揭秘世界上最神秘的科学谜团!1. 引言1.1 概述在我们周围的世界中,存在着许多神秘的科学谜团,这些谜团引发了人们对于知识盲区的关注。
好奇心驱使着科学家们努力突破这些未解之谜,以更深入地理解世界的本质和宇宙的奥秘。
本文将揭示世界上最神秘的科学谜团并探索各个领域为揭开这些谜题所做出的努力。
1.2 文章结构本文分为五个部分:引言、神秘的宇宙黑洞、跨越时空的奇异性:白洞之谜、生命起源之争:DNA密码解析之谜和时间旅行的可能性探寻:时间环延展理论进展剖析。
每个部分将详细介绍与探究一个特定的科学谜团,并概述目前对于其解答所做出的进展。
1.3 目的本文旨在挑战人类对于知识边界及限制性思维方式,鼓励读者面对未知并勇敢追求真理。
通过揭示科学领域中最具挑战性和神秘的问题,我们将尝试激发读者的求知欲望,并且希望读者能够开放心态,积极思考,并为解开这些科学谜团做出自己的贡献。
在接下来的部分中,我们将引领您踏上探索知识盲区之旅,一同揭开世界上最神秘的科学谜团!2. 神秘的宇宙黑洞2.1 定义与特征宇宙黑洞是一种极为神秘的天体,其存在于宇宙中的某些地区,并且拥有非常强大的引力场。
据科学家们的研究认为,黑洞是由质量非常庞大并且密度极高的物质所形成的。
这种密度之高甚至超过了恒星或行星等其他天体。
根据爱因斯坦的广义相对论,物质或能量可以扭曲空间和时间,从而影响周围环境。
宇宙黑洞通过其超强大引力场和光线捕获能力而闻名。
一旦物质进入黑洞边界内部称为“事件视界”,则无法逃离其引力,甚至连光也无法逃脱。
2.2 形成与演化黑洞可以通过多种途径形成。
最为普遍的方式是由于超过了一定阈值的恒星可能在其生命周期结束时变成一个黑洞。
这被称为恒星坍缩。
当一个巨大恒星耗尽其核心燃料并崩溃时,会形成一个重力异常极强、密度极高的核心,即黑洞的核心。
这个核心会通过引力吸引周围的物质并继续增长,最终形成一个宇宙黑洞。
另一种形成黑洞的方式是超过了太阳质量大约数十倍的恒星在其爆炸性死亡时可能会崩溃为一个暴星残骸,被称为超新星坍缩黑洞。
热词|科普黑洞虫洞,备战《星际穿越》
诺兰的新电影《星际穿越》基于美国理论物理学家基普·索恩的理论成果,而基普·索恩的理论成果基本都在他的著作《黑洞与时间弯曲》一书中。
看电影前,不妨先了解一下黑洞、虫洞、负能量物质、时光机器、母子怪圈等科学概念。
◆黑洞
黑洞是空间中有着强大引力的超高密度的天体,假如太阳质量不变,大小却变成乒乓球那样,这就是太阳塌缩成了黑洞。
黑洞的特点就是有进无出,即:1.任何东西都可以掉进黑洞,黑洞外围有一层“事件视界”,任何东西只要过了这个“视界”,都要掉进黑洞;
2.任何东西都不可能从黑洞里逃出来,包括光。
◆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。
如果天体是黑洞,质量非常大,飞船距离黑洞距离越小时,造成的引力差就会越大,这就是黑洞潮汐力。
这个力甚至可以把飞船撕成碎片。
◆虫洞
关于虫洞有三种说法。
1. 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,顾名思义,虫洞,虫在苹果里挖的洞。
2. 虫洞是连接黑洞和白洞或黑洞与黑洞的时空隧道,故在黑洞里能找到虫洞。
3. 虫洞是时空隧道,能进行时空旅行。
◆负能量物质
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的前提是有办法使虫洞一直开着,不让它消失。
基帕·索恩觉得有某种奇异物能贯穿虫洞,使虫洞一直开着。
这种奇异物和人类所见的任何物质都大不一样,它具有负能量。
要实现负能量其实并不难,参照系不同便可实现。
在飞船以接近光速的速度接近虫洞时,虫洞周围的能量自然就成了负的。
所以要进入虫洞,飞船的速度必须接近光速。
◆时间机器
假定我们能找到虫洞,并且有某种负能量可以让它一直开着,那么虫洞就可以是一个时间机器。
飞船要进入虫洞,其速度要接近光速。
根据爱因斯坦的相对论原理,如果你在太空中的速度足够快,可以做到在太空中待了几十天,地球上却已经过了几十年,做到古人所说的“天上一天,地上一年”。
如果你2014年坐飞船接近光速进行时空旅行,一个月后回到地球,发现地球已经是2044年,这就实现了穿越到未来。
不过,根据目前的科学理论,回到过去是不能实现的。
◆母子怪圈
虽然回到过去没有科学依据支持,但科幻片毕竟是科幻的,所以出现回到过去的剧情也是有可能的。
这时就有一个问题:假如我有时间机器,能够回到过去,在母亲怀我之前把她杀死,母亲死了,我就不会出世,那又怎么会有我穿越时空来杀母亲呢?
之前的科幻片处理此矛盾的方法有两种。
1.未来不可改变:我虽然想杀母亲,但会有外界因素使我不能成功。
2.平行时空观点:时空不是唯一存在的,而是有无数个时空平行地存在,它们彼此之间一般情况是无法产生联系的。
这种观点普遍被人接受。
那么,你穿越最多就算是到了别的时空去了一趟而已,而不是回到过去或未来,更无所谓改变历史。
不过,目前我们对黑洞和虫洞的了解大多停留在猜想上,这也让科幻电影有了很大的发挥空间。
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