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再聊黑洞(2)

(2023-12-22 09:25:36) 下一个

我们这一代人,真真是生活在一个天文新发现爆发的黄金时代,新仪器新技术,使得能接触到的宇宙越来越远,新结论来得也越来越快,如果用知识旅行来形容,那就是你可以亲见的风景越来越缤纷。

有点像当年的航海,航线越来越长。

2012年,NASA的x-Ray telescope Nustar升空,其分辨率是它的前辈Chandra X-ray Observatory的10倍。主要目的是对质量比太阳大10亿倍的黑洞进行深入观察,比如粒子如何在活跃星系中被加速到非常高的能量,或者元素如何在大质量爆炸中产生。

接着拿人们熟悉的太阳系做例子。

习惯上,人们把天体,比如太阳那样的恒星,或者地球都画或者想象成圆的,看这张Solar system,是偷懒,图省事?

不是的,实际上当你以光速飞过这些星体的时候,看到的的确是球体。

理解这件事也很简单。每一个成年人都有的实际经验是,当你跑在跑动中加速,视野会变窄,当你以光速跑?视野变一条线,你只看得到正前方。

回到上一次的笑脸图。

那个图上的环,有一个专门的名字叫Einstein ring,也叫Einstein–Chwolson ring 或 Chwolson ring。产生原因是当来自星系或恒星的光在到达地球的途中经过一个大质量天体时形成。 由于引力作用,光线发生弯曲,使其看起来像是来自不同的地方。 如果光源、黑洞和观察者都完美对齐(syzygy),则光线将显示为一个环(图在上次给过我不重复)。

我们看到的星体是圆形,也同理。

再说一个关于黑洞的假设。下面这张图,Wormhole

它也是广义相对论的一个推理模型,理论最初由Ludwig Flamm在1916年提出来(这个家伙自己是TU-WIEN的教授,娶的是Boltzmann常数的那个Boltzmann的女儿),后来爱因斯坦和他的助手Nathan Rosen在1935年再次提出并完善,因为形状像一个被虫咬的苹果核而得名。

黑洞里,(在一定区域内,离质点够近的)Photon会进来,物质也会落进来。形成图的上半部分(中间极细的轴可以理解成黑洞的质点)。

问题来了,如果上面是黑洞,那下面怎么叫?

说出来可能会象开玩笑,就叫白洞。被黑洞吞掉的物质甚至宇宙穿过核心,在另一侧被吐出来,实际上这是另外一个生成新宇宙时空的(理想)模型。

不过呢,这个理论推演,到目前没有任何验证。

万幸的是,其他的新发现,到目前为止,都是和已知的理论吻合的。

我原来还聊过一个实验,LHC,当时因为不是相关话题,所以避开了关于黑洞方面的内容。它实际上还包含了人类试图生成黑洞的实验。理论上来说,当粒子(proton)在长达27公里的环形轨道中被加速加速加速(几接近光速),碰撞过程中是有可能形成小型黑洞的。

所以当时反对这件事的大有人在,认为会带来真正的世界末日。

当然黑洞没有出现。而且这一类的天体现象,分分钟在宇宙空间上演,实在不算什么。

我们每一个人,也不过是宇宙时空中的小小灰尘,对红尘浮世里的种种gravity避无可避藏无可藏,万幸有买菜做饭带孩子这样简单的日常可以蹉跎,才不那么容易因为回风打船,失了东西南北。

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