黑洞的说明文

关于黑洞的2000字说明文

　　相信大家对作文都不陌生吧，尤其是说明文，说明文通过揭示概念来说明事物特征、本质及其规律性。我们应该怎么写这类型的作文呢？下面是小编收集整理的关于黑洞的2000字说明文，希望对大家有所帮助。

　　黑洞的说明文

　　黑洞（Blackhole）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。

　　黑洞的形成：当大质量天体演化末期，其坍缩核心的质量超过太阳质量的3.2倍时，由于没有能够对抗引力的斥力，核心坍塌将无限进行下去，从而形成黑洞。（核心小于1.4个太阳质量的，会变成白矮星；介于两者之间的，形成中子星）。在绝大部分星系的中心，包括银河系，都存在超大质量黑洞，它们的质量从数百万个直到数百亿个太阳。

　　爱因斯坦的广义相对论预测有黑洞解。其中最简单的球对称解为史瓦西度规。这是由卡尔·史瓦西于1915年发现的爱因斯坦方程的解。

　　根据史瓦西解，如果一个引力天体的半径小于一个特定值，天体将会发生坍塌，这个半径就叫做史瓦西半径。在这个半径以下的天体，其中的时空严重弯曲，从而使其发射的所有射线，无论是来自什么方向的，都将被吸引入这个天体的中心。因为相对论指出在任何惯性座标中，物质的速率都不可能超越真空中的光速，在史瓦西半径以下的天体的任何物质，都将塌陷于中心部分。一个有理论上无限密度组成的点组成引力奇点（gravitationalsingularity）。由于在史瓦西半径内连光线都不能逃出黑洞，所以一个典型的黑洞确实是绝对“黑”的。

　　史瓦西半径由下面式子给出：G是万有引力常数，M是天体的质量，c是光速。对于一个与地球质量相等的天体，其史瓦西半径仅有9毫米。

　　温度：就辐射谱而言，黑洞与有温度的物体完全一样，而黑洞所对应的温度，则正比于黑洞视界的引力强度。换句话说，黑洞的温度取决于它的大小。

　　若黑洞只比太阳的几倍重，它的温度大约只比绝对零度高出亿分之一度，而更大的黑洞温度更低。因此这类黑洞所发出的量子辐射，一律会被大爆炸所留下的2.7K辐射（宇宙背景辐射）完全淹没。

　　事件视界：事件视界又称为黑洞的视界，事件视界以外的观察者无法利用任何物理方法获得事件视界以内的任何事件的资讯，或者受到事件视界以内事件的影响。事件视界是造成黑洞所以被称为黑洞的根本原因，不过实际的观测还没有发现事件视界。

　　光子球：光子球是个零厚度的球状边界。在此边界所在位置上，黑洞的引力所造成的重力加速度，刚好使得部份光子以圆形轨道围着黑洞旋转。对于非旋转的黑洞来说，光子球大约是史瓦西半径的一点五倍。这个轨道不是稳定的，随时会因为黑洞的成长而变动。

　　光子球之内光子依然有可能因素可以脱离，但是对于外部的观察者来说，任何观察到由黑洞发出的光子，都必须处于事件视界与光子球之间。这也是反对黑洞存在的人所依据的强烈反对事实之一，透过观察光子球的光子能量，无法找到事件视界存在的证据。

　　其他的致密星如中子星、夸克星等也可能会有光子球。

　　参考系拖拽圈：参考系拖曳圈（Ergosphere，又称FrameDragging或是LenseThirringEffect，“兰斯-蒂林效应圈”），转动状态的质量会对其周围的时空产生拖拽的现象，这种现象被称作参考系拖拽。旋转黑洞才有参考系拖曳圈，也就是黑洞南北极与赤道在时空效应上有所不同，这会产生一些奇妙的效应来让我们有机会断定其实实在在是一颗黑洞的特征之一。

　　观测者可以利用光圈效应及参考系拖曳圈，观测进入或脱离黑洞的光子的运动，通过间接的手段，例如粒子含量的分布及PenroseProcess（旋转黑洞的能量拉出过程），来间接了解其引力的分布，透过引力的分布重新建立出其参考系拖曳圈。这种观测方式，只有双星以上的系统才能够进行这样的观测。

　　时间场异常：黑洞周围由于引力强大的因素，理论预期会发生时间场异常现象，这包含了周围的参考系拖曳圈及事件视界效应。

　　此外，由于时间物理学尚未发展，时间意义失效的区域，目前物理学还无能力进行探讨。

　　黑洞合并：黑洞的合并会发射强大的引力波，新的黑洞会因后座力脱离原本在星系核心的位置。如果速度足够大，它甚至有可能脱离星系母体。

　　黑洞的分类：

　　1、按质量分

　　超巨质量黑洞：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百万万至十数亿倍。

　　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。

　　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。

　　2、根据物理特性分

　　根据黑洞本身的物理特性（质量、电荷、角动量）：

　　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。

　　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。

　　旋转不带电黑洞，称克尔黑洞。时空结构由克尔于1963年求出。

　　一般黑洞，称克尔-纽曼黑洞。时空结构于1965年由纽曼求出。

　　3、原初黑洞

　　原初黑洞是理论预言的一类黑洞，尚无直接证据支持原初黑洞的存在。宇宙大爆炸初期，宇宙早期膨胀之前，某些区域密度非常大，以至于宇宙膨胀后这些区域的密度仍然大到可以形成黑洞，这类黑洞叫做原初黑洞。原初黑洞的质量与密度不均匀处的尺度有关，因此原初黑洞的质量可以小于恒星坍塌生成的黑洞，根据霍金的理论，黑洞质量越小，蒸发越快。质量非常小的原初黑洞可能已经蒸发或即将蒸发，而恒星坍塌形成的黑洞的蒸发时标一般长于宇宙时间。天文学家期待能观测到某些原初黑洞最终蒸时发出的高能伽玛射线。

　　黑洞质量差异极大

　　根据质量，黑洞可被分为三类：

　　恒星级黑洞：燃料耗尽时，恒星可能会坍缩成黑洞。所有黑洞刚开始都很小，然后随着吞噬周围物质而不断增大。

　　超大质量黑洞：质量为太阳的几十万至几十亿倍。

　　中介质量黑洞：质量超过恒星级黑洞，但小于超大质量黑洞，首次发现于2014年。质量是太阳的几百倍至几十万倍。

　　原生黑洞：这是一种假说中的黑洞，形成于宇宙大爆炸时。

　　理论上，最小的黑洞可能仅为普朗克长度——1.6×10^-35米，物理学的最小距离单位。但若要证明这点，我们得先证明引力量子论的存在。

　　黑洞几乎隐形

　　没有东西能够逃脱黑洞的引力，光也不例外，“黑洞”名副其实。但这并不代表我们无法探测黑洞。举例而言，天体物理学家能够通过周围被撕裂的恒星物质及能量流探测到黑洞。气体微粒在黑洞周围形成漩涡，并喷射出强大的X光。此外，科学家还可以观察附近的恒星运动，对黑洞进行探测。

　　黑洞概念早已存在

　　1967年，普林斯顿物理学家约翰·惠勒发明了“黑洞”这个术语。但早在此之前，就已有科学家描述过大质量物体压缩在小体积内的现象，并对此进行了推论。

　　1915年，爱因斯坦发表了广义相对论，而卡尔·史瓦西则用这些方程式证明了黑洞的存在。之后，他又推算出了施瓦茨席尔德半径，即物体坍缩成黑洞的阈限值。理论上，只要条件符合，任何物体都可以变成黑洞。地球若想成为黑洞，需压缩为半径8.9毫米的球体;而太阳的施瓦茨席尔德半径为3千米。

　　记住，迄今为止，我们没有“发现”过任何黑洞。严格说来，在科学领域中，我们只有“观察”到某物，才能说“发现”了它。不过，关于黑洞的间接证据太多了，很少有天体物理学家能够否认它的存在。

　　此外，早在约1790年代，英国的约翰·米歇尔和法国的皮埃尔-西蒙·拉普拉斯就各自提出了“暗星”的存在。他们计算了逃逸速度超过光速所需的质量和体积。但由于他们采用的是牛顿定律，因此计算结果并不对。

　　物体落入黑洞时，会在消失之前变成条状

　　黑洞中心是引力奇点，这是一个一维的点，巨大质量被压缩在无限小的空间里。密度和引力变得无穷大，时空也变得无限弯曲。在这里，物理学定律不再适用。接近奇点时，物体会变成条状伸展开来。如果你落入黑洞，那么由于光线弯曲，你将看到扭曲的画面。最终，物体将完全失去维度，消失在奇点。

　　黑洞并不会吸东西

　　人们通常有一个误解，认为黑洞像一个巨大的真空吸尘器。确实，黑洞能够以极快的速率拉扯物体，但这完全是由于引力的作用。理论上，如果你将太阳替换成一个同等质量的黑洞，那么太阳系内的所有东西都将照常运行。

　　黑洞能够停止时间

　　假设你能够安然无恙地身处黑洞并观察周围物体，那么你将发现物体在通过事件视界时会减缓速度、凝固在时间里，仿佛它们从未通过事件视界。这是由于时空扭曲，光到达你眼睛所需的时间变得无限长。随着时间的推移，光波变得越来越长，光变得越来越暗淡，最终变成红外辐射、无线电波，消失在视野里。

　　黑洞可能是虫洞

　　理论上，虫洞是连接不同时空的隧道。有些物理学家认为，黑洞和虫洞拥有不少共性。也许，黑洞就是虫洞，虫洞就是黑洞。

　　黑洞可能会孵化出新宇宙

　　我们的宇宙或许诞生自一个黑洞，而宇宙中数以亿计的黑洞或许又能够各自孵化出它们的宇宙。上文曾提及，物理定律会在奇点失效。但有些物理学家推测，物理定律或许得以在新宇宙中“重生”。

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