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明明光速不变,那么史瓦西半径用光速作为逃逸速度来计算是否准确?

2023-05-21 08:49:43
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瑞瑞爱吃桃

没有问题,光速不变原理主要是说在任意参考系中光速都不变,实际上确定了洛伦兹变换代替伽利略变换,规定了任意物体之间的相对速度不能超过光速c。

逃逸速度可以理解为逃逸质点相对中心天体的速度,质点能否逃逸取决于两个因素:质点的速度(这里默认为沿引力场梯度远离星体的方向,即垂直于星体表面向“上”方向),质点所处位置的引力场强度(GM/r²,r可理解为质点至中心天体质心距离)。对于引力场中的一点,通过广义相对论可以计算出该位置空间坐标r对应唯一的逃逸速度Vr,当质点速度V>Vr时就能够逃逸,否则不能逃逸中心天体;

而相对论光速不变原理规定了速度上限为光速c,所以质点的速度只能取从0到c之间的数值。若引力场中某点r=R对应Vr=c,那么因为质点的实际速度V≤c,必然有V≤c=Vr,所以当质点位于此位置时必然无法逃逸。

而Vr与r成二次反比(即半径越小的点对应Vr越大),所以半径比R小的点,其Vr必然大于c,即半径小于R的位置都是无法逃逸区,将R定义为史瓦西半径。

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什么是黑洞的史瓦西半径? (Schwarzchild raduis)?

我们知道 黑洞具有强大的重力场 如果物体太接近黑洞 就会由于黑洞的强大重力而逃不出来. 而史瓦西半径的意义就是说 在史瓦西半径之内的物体 即使加速到接近光速 也没有办法逃离黑洞. 在史瓦西半径之外的物体 可以逃离黑洞的重力场. 史瓦西半径Schwarzchild radius的公式是这样的: Rs = 2GM / C2 一个简单的记法是这样记的 GMm/Rs = 1/2 mC2 => Rs = 2GM / C2 不过这不是正确的推导方法 事实上这个公式是由广义相对论的史瓦西解(Schwarzchild Solution)所得到的结果. 这个解告诉我们广义相对论预测一种物体 那就是黑洞. 只要接近这个物体到一个限度 你就会发现时空被一个球面(半径为史瓦西半径)分割成两个性质不同的区域 这个球面称为事界(Event horizon). 利用上面的公式 我们也可以来做些好玩的事情. 首先 我们可以算出太阳的Schwarzchild Radius 我们可以发现 太阳的史瓦西半径是3km 也就是说 质量跟太阳一样的黑洞 如果物体接近到3km以内 就逃不出来了. 而地球的史瓦西半径为0.9cm 我想如果想要研究黑洞的性质 就必须要修习广义相对论 才能对黑洞与宇宙了解深入一点. 参考: web.mit.edu/yenjielm/Space/mercury-title
2023-05-21 01:52:461

谁能帮忙解释一下史瓦西半径,

物体密度越高,表面引力越强,到达一个半径后光都逃不出去,这就是史瓦西半径它是黑洞事件视界
2023-05-21 01:52:554

谁知道使瓦西半径是怎么样求出来的?

经典方式推导:史瓦西半径公式:r=2GM/c2(c的平方)推导公式为:GMm/r=1/2mc2(c的平方),这表明达到光速的"理想"物质(其质量已考虑相对论效应,但没关系,因为m可以约掉)到达视界时动能为零(即此时物质静止),但史瓦西半径必须在广义相对论的框架下导出,使用经典方式虽然可以得出形式上相同的结果,但是其中的物理意义是完全不同的。半经典推导:由F=GmM/r^2得知r越小则F越大而引力F正比於物体吸引落下速度V且速度V最大值为C求星体半径临界直(V=C之r临界直);即史瓦西半径由F=ma=mg得GMm/r^2=mg故g=GM/r^2由固定重力场位能得非固定重力场位能公式a.将E=mgh代换成E=GMmh/r^2且h=r故E=GMm/r表位能b.列受星体吸引物质之速度与位能对应式求得临界半径r(史瓦西半径)1/2mv^2=GMm/r做劳伦兹变换1/2mv^2/√(1-v^2/c^2)=GMm/r√(1-v^2/c^2)得到r=2GM/V^2当v=c求r之临界直则全式可得Rs=2GM/C^2;Rs为史瓦西半径;左为史瓦西半径公式(G为引力常数M为恒星质量C为光速)
2023-05-21 01:53:341

‘吏瓦西半径’是什么

史瓦西半径:指一物体在其质量不变的情况下,将其压缩至一个其特有的半径时,他就会变成黑洞!这个半径就是史瓦西半径
2023-05-21 01:53:421

史瓦西半径是什么意思

1、史瓦西半径是任何有质量的材料临界半径的特征值。它是物理学和天文学中一个非常重要念,特别是在引力理论和广义相对论中。2、史瓦西半径的存在最早是在1916年由卡尔·史瓦西发现的,他发现半径是一个精确的解一个球对称的,不旋转的物体的引力场。3、物体的史瓦西半径与其质量成正比。的史瓦西半径大约是3公里,而地球的史瓦西半径只有9毫米。更多关于史瓦西半径是什么意思,进入:https://www.abcgonglue.com/ask/fef1ba1615827939.html?zd查看更多内容
2023-05-21 01:53:491

史瓦西半径是什么?为什么星体的半径小于史瓦西半径时会变成黑洞?

史瓦西半径其实是逃逸速度为光速时,物体质量对应的半径.如同第二宇宙速度一定知道吧?那是对应于地球质量和半径,计算出来物体可以脱离地球引力的速度.那么如果知道一个天体的质量,设定光速为逃逸速度.同样很容易计算出相应半径对吗?这个半径就是该天体的“史瓦西半径”.所以史瓦西半径并不仅适用于黑洞.而是适用所有物质.比如太阳的史瓦西半径是3km.而地球只有9mm!只是一般物体自身体积远大于史瓦西半径,失去了实际意义.而黑洞半径小于史瓦西半径.所以对它意义重大.史瓦西半径是我们观察黑洞的临界视界.就是我们所能看到的一切,无论光或是射线、电波,都在黑洞的史瓦西半径以外.一进入这个半径,连光也跑不了.我们也就无从知道里面到底发生了什么了.
2023-05-21 01:53:561

史瓦西半径r=2GM/c^2公式中,r,G,M,c各参数单位是什么?

随着资金集体惊慌逃离新兴市场,拥有着稳固经济前景和债务融资状况的亚洲经济体也难逃一劫。彭博提供的数据显示,海外资金正以2008年全球金融危机以来最快速度撤离亚洲六大新兴经济体的股市。今年迄今,从印度、印尼、韩国等流出的资金总额高达190亿美元。这一规模实属罕见。。。随着资金集体惊慌逃离新兴市场,拥有着稳固经济前景和债务融资状况的亚洲经济体也难逃一劫。彭博提供的数据显示,海外资金正以2008年全球金融危机以来最快速度撤离亚洲六大新兴经济体的股市。今年迄今,从印度、印尼、韩国等流出的资金总额高达190亿美元。这一规模实属罕见。。。随着资金集体惊慌逃离新兴市场,拥有着稳固经济前景和债务融资状况的亚洲经济体也难逃一劫。彭博提供的数据显示,海外资金正以2008年全球金融危机以来最快速度撤离亚洲六大新兴经济体的股市。今年迄今,从印度、印尼、韩国等流出的资金总额高达190亿美元。这一规模实属罕见。。。
2023-05-21 01:54:045

如何计算史瓦西半径(史瓦西半径是怎样得出的 公式是)

您好,我就为大家解答关于如何计算史瓦西半径,史瓦西半径是怎样得出的 公式是相信很多小伙伴还不知道,现在让我们一起来看看吧!1、史瓦... 您好,我就为大家解答关于如何计算史瓦西半径,史瓦西半径是怎样得出的 公式是相信很多小伙伴还不知道,现在让我们一起来看看吧! 1、史瓦西半径的公式,其实是从物件逃逸速度的公式衍生而来。 2、它将物件的逃逸速度设为光速,配合万有引力常数及天体质量,便能得出其史瓦西半径。 3、  Rs=2Gm/c^2  推导过程:  由 F=GmM/r^2   得知 r 越小 则F越大   而引力F 正比於 物体吸引落下速度V   且速度V最大值为C   求星体半径临界直(V=C之 r 临界直) ; 即史瓦西半径   由 F=ma=mg 得 GMm/r^2 = mg 故 g = GM/r^2 由固定重力场位能得非固定重力场位能公式   a. 将 E=mgh 代换成 E=GMmh/r^2 且 h=r 故 E=GMm/r 表位能   b.列受星体吸引物质之速度与位能对应式 求得临界半径r(史瓦西半径)   1/2 mv^2 = GMm/r   做劳伦兹变换   1/2 mv^2/√(1-v^2/c^2)= GMm/r√(1-v^2/c^2)   得到r = 2GM/V^2   当v=c 求r之临界直   则全式可得   Rs = 2GM/C^2 ;   Rs为史瓦西半径 ;  左为史瓦西半径公式  (G为引力常数 M为恒星质量 C为光速)   事实上,牛顿力学及广义相对论能导出相同结果,纯粹是巧合而已谢谢采纳!呵呵呵!。
2023-05-21 01:54:181

地球的史瓦西半径是多少?

得出半径大约是8.86毫米,即直径是1.77厘米左右的一个小球,比乒乓球还小的,我以前也算过是这么大一点。 数值上应该轻而易举,相信是科学记数法的问题而已。 那些具体数字应该没错吧?G = 6.67*10^-11 ,M地 = 5.98*10^24kg ,c不用说了吧,算出的R是以米作为单位的,得出结果是0.00886……的。
2023-05-21 01:54:321

为什么史瓦西半径的推导公式是1/2mv^2 = GMm/r

汗!百度百科上的推导。请注意原文那一段最后一句话:事实上,牛顿力学及广义相对论能导出相同结果,纯粹是巧合而已。这个推导看看就算了,完全没用的,最多可以帮你在忘记时写出史瓦西半径的值。原文里1/2mv^2和-GMm/r就是牛顿力学意义下的动能和势能。这个推倒就相当于要求第二宇宙速度为光速。总能量E=1/2mv^2-GMm/r=0,则在任意R>r处,由于势能-GMm/R始终为负,则可以具有正的动能,因此可以到达无穷远处。洛伦兹变换是狭义相对论的基本变换,放在这里完全是不伦不类。
2023-05-21 01:54:391

要把地球变成黑洞,那它的直径是多少

德国物理学家史瓦西在爱因斯坦提出广义相对论后不久,就计算出了星球坍缩形成的黑洞后,其半径是多少。这个半径称为“史瓦西半径”。其公式为:r=2GM/c^2。式中:r即史瓦西半径;G是万有引力常数;M为地球质量;c是光速。计算结果是:地球的史瓦西半径大约是8.86毫米。就是说,如果把地球半径压缩为8.86毫米,它就是一个黑洞。或者说,地球质量的黑洞,它的半径只有8.86毫米。
2023-05-21 01:54:572

5、引力半径是如何定义的?它的物理意义是什么?

如果题中"它与星球的距离为h"指的是宇宙空间站与地球赤面的距离h(h约两百五十公里)的话,那么,它们的引力半径与向心力半径都等于h+r。即:m·g(m+m)/﹙h+r﹚ˆ2=m·2π﹙h+r﹚/tˆ2不过卫星的引力质量m在相互引力加速度公式:g=g(m+m)/﹙h+r﹚ˆ2中可忽略不计,但是在计算月球与地球的相互引力时,因月球的81分之一的引力质量是不可忽略不计的
2023-05-21 01:55:063

黑洞的视界半径能够超过一光年吗?

它的半径是可以超过一光年的,因为它本身的体积是非常的大的,内部是足够宽敞的
2023-05-21 01:55:144

史瓦西半径是怎样得出的,公式是?

史瓦西半径的公式,其实是从物件逃逸速度的公式衍生而来。它将物件的逃逸速度设为光速,配合万有引力常数及天体质量,便能得出其史瓦西半径。  Rs=2Gm/c^2  推导过程:  由F=GmM/r^2  得知r越小则F越大  而引力F正比於物体吸引落下速度V  且速度V最大值为C  求星体半径临界直(V=C之r临界直);即史瓦西半径  由F=ma=mg得GMm/r^2=mg故g=GM/r^2由固定重力场位能得非固定重力场位能公式  a.将E=mgh代换成E=GMmh/r^2且h=r故E=GMm/r表位能  b.列受星体吸引物质之速度与位能对应式求得临界半径r(史瓦西半径)  1/2mv^2=GMm/r  做劳伦兹变换  1/2mv^2/√(1-v^2/c^2)=GMm/r√(1-v^2/c^2)  得到r=2GM/V^2  当v=c求r之临界直  则全式可得  Rs=2GM/C^2;  Rs为史瓦西半径;  左为史瓦西半径公式  (G为引力常数M为恒星质量C为光速)  事实上,牛顿力学及广义相对论能导出相同结果,纯粹是巧合而已谢谢采纳!呵呵呵!
2023-05-21 01:55:551

请问科学家是如何观测到黑洞的?

1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,形成天空中的X射线源。通过对X射线源的搜索观测,人们就可找到黑洞的踪迹;2比如距离地球一亿光年的一个星球,它所发出的光线被咱们观测到,而这些光线是星体一亿年之前发射出的,才传播到地球这里。
2023-05-21 01:56:054

求助,为什么当物体达到史瓦西半径就会变成

所谓史瓦西半径就是一个天体的临界半径……每个物体都有自己的史瓦西半径……当物体收缩到比自身史瓦西半径小的时候……该物体就会形成黑洞……吞噬一切物体……包括时空……史瓦西半径一般用来形容恒星
2023-05-21 01:56:181

一个成年人的史瓦西半径大约是多少?

人应该没有史瓦西半径,人体产生的引力太小,把它压缩到什么程度,它的引力也无法束缚住光。
2023-05-21 01:56:252

求史瓦西半径公式 的推导过程

史瓦西半径的公式,其实是从物件逃逸速度的公式衍生而来。它将物件的逃逸速度设为光速,配合万有引力常数及天体质量,便能得出其史瓦西半径。  rs=2gm/c^2  推导过程:  由f=gmm/r^2  得知r越小则f越大  而引力f正比於物体吸引落下速度v  且速度v最大值为c  求星体半径临界直(v=c之r临界直);即史瓦西半径  由f=ma=mg得gmm/r^2=mg故g=gm/r^2由固定重力场位能得非固定重力场位能公式  a.将e=mgh代换成e=gmmh/r^2且h=r故e=gmm/r表位能  b.列受星体吸引物质之速度与位能对应式求得临界半径r(史瓦西半径)  1/2mv^2=gmm/r  做劳伦兹变换  1/2mv^2/√(1-v^2/c^2)=gmm/r√(1-v^2/c^2)  得到r=2gm/v^2  当v=c求r之临界直  则全式可得  rs=2gm/c^2;  rs为史瓦西半径;  左为史瓦西半径公式  (g为引力常数m为恒星质量c为光速)  事实上,牛顿力学及广义相对论能导出相同结果,纯粹是巧合而已谢谢采纳!呵呵呵!
2023-05-21 01:56:322

地球的史瓦西半径为多少?

得出半径大约是8.86毫米,即直径是1.77厘米左右的一个小球,比乒乓球还小的,我以前也算过是这么大一点。 数值上应该轻而易举,相信是科学记数法的问题而已。 那些具体数字应该没错吧?G = 6.67*10^-11 ,M地 = 5.98*10^24kg ,c不用说了吧,算出的R是以米作为单位的,得出结果是0.00886……的。
2023-05-21 01:56:401

如果把一瓶水压缩成硬币大小,那么它会是一个黑洞吗?为什么?

如果把一瓶水压缩成一枚硬币那么大,这并不会形成黑洞,哪怕是中子星,或者白矮星那种密度都达不到。在宇宙中,从死亡恒星坍缩而来的黑洞要比题主所说的压缩方式致密得多,根本不是一个级别。如果把一个物体压缩到足够小的程度,使得电子简并压力以及更强的中子简并压力都无法承受住,那么,该物体就会坍缩成黑洞。黑洞的极端引力会把光束缚住,使得黑洞不会发光。由于黑洞的表面逃逸速度达到了光速,根据逃逸速度公式:令v=c,可以推导出黑洞的半径为:可以看到,黑洞的大小只取决于质量。现行的一元硬币的半径为12.5毫米,如果黑洞的半径也是这么大,那么,这个黑洞的质量将会达到8.42×10^24千克,这是地球质量的1.4倍。相比之下,一瓶水的质量还不到1千克。要知道,把地球压缩成黑洞,它的半径还不到9毫米。如果把质量1千克的水压缩成黑洞,它的半径只有1.5×10^-27米,这要比原子小得多。如果把质量1千克的水压缩成半径为12.5毫米的球体,那么,它的密度约为12.2万千克/立方米,这只是白矮星密度的万分之一,更是远远小于中子星的密度。在宇宙中,恒星需要经历极端的引力坍缩过程才会形成那些致密的天体。 不会哒。黑洞本体实际上是一个密度无限、大体积无线小的一个点。我们通常说的黑洞多大,说的是黑洞的视界半径,这个半径内光都没法逃逸。又叫史瓦西半径,Rs=2GM/c²。如果地球变成黑洞,那么这个黑洞的视界大小才和硬币一样。所以一瓶水压成一个硬币,距离黑洞的密度还差着十万八千里。 水的体积弹性系数k=2乘以10的9次方牛顿每平方米。虽然超级无敌难压缩,地球上最深的海底压力都几乎压不动水,但是按照我们人类目前的技术,多花些钱应该可以把水压缩成题主说的那么大密度的吧。前一阵不就是有报道说哈佛大学把氢压缩成金属变成常温超导体了么。 必然不会是黑洞,如果这就能成黑洞,那人造黑洞早就出来了,那水刀切割也不是水刀切割了,那就个黑洞级别的切割技术了, 科技 的发展也未免太容易。 黑洞是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种天体。黑洞的引力很大,使得视界内的逃逸速度大于光速。 上世纪初,德国天文学家卡尔·史瓦西(Karl Schwarzschild)通过结合爱因斯坦质能方程和万有引力方程得出了一个解。方程是这样的: 这个解说,如果将大量物质集中于空间一点,其周围会产生奇异的现象,即在质点周围存在一个界面——“视界”一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒(John Archibald Wheeler)命名为“黑洞”。 可以说黑洞的大小取决于单位体积的质量,也可以说是单位密度。现在的一个红双喜乒乓球的直径大概是40mm,如果一个黑洞也这么大,根据已知的公式理论上讲这个大小的黑洞的质量是3.36x10^22吨!!!是地球质量的5.6倍。而一瓶矿泉水怎么压缩它的质量也不过2斤而已。有数据显示,如果把地球压缩到黑洞的引力标准,其大小约9mm,如果把康师傅矿泉水压缩到黑洞的标注,其半径也不过1。48x10^-30mm,这简直是一个小到无法计算的数字。像太阳,最后燃烧殆尽后会引力坍塌成白矮星,点子正的太阳会进化成中子星,体量非常大的才会塌陷最终成为连光都能吸进去的黑洞,一瓶矿泉水压缩成硬币大小,顶多算得上是高级水刀而已。 建议作者先多了解点常识,水是不能被压缩的,问题本身就不严谨。其次,任何物体在理论下都能够被压缩成黑洞,只要达到史瓦西半径即可,这个史瓦西半径是什么意思呢?举个例子,把地球压缩到9毫米的球体那么大,这就是史瓦西半径。 作为一个物理老师,我只想告诉你一句,说如果把地球压缩成一个硬币大小,地球仍然不太够一个黑洞!必须把地球压缩成跟黄豆大小,甚至更小才可以形成黑洞! 一瓶水假如有500ml,即0.5kg,压缩成硬币大小大概有19毫米。黑洞有一个史瓦西半径,即黑洞形成后视界的范围,因此我们不妨假设这一瓶水压缩后可以形成黑洞,那么它的史瓦西半径是: R=2GM/c2=2*6.67*10^-11*0.5÷(3*10^8*3*10^8)=7.4*10^-27m。 这明显比硬币的19mm的直径大,所以假设不成立,把一瓶水压缩成硬币大小无法形成黑洞。不过,如果一瓶水压缩成硬币大小,那么它的体积将会缩小735倍,这样,水的密度会增大735倍,即变成约0.7kg/cm3,小于白矮星的密度100kg/cm3,不会形成白矮星。 不过,由于水分子之间的间隙的间隙很小,不会超过1nm,所以一瓶水根本无法有足够的空间压缩。故而非要压缩的化就会导致氢开始聚变,聚变为氦以缩小体积。所以,最终把水压缩为硬币大小得到的根本不是水,而是一个炽热的液氦-氧的混合物质。理论上来说,任何具有一定质量的物体都是能够压缩成一个黑洞,但是如果把一瓶水(250g)压缩成一个硬币大小,显然是不可能成为黑洞的,因为它的半径还没有达到临界值。 一枚硬币的直径大概是2.5厘米,就算你把地球一枚硬币大小地球也不可能成为一个黑洞,因为相对于其质量它的半径还没有达到临界值,只有达到临界值才能成为一个黑洞。黑洞是宇宙中超高密度的天体,它的中心是一个密度无限大,时空曲率无限高,体积无限小,热量无限大的奇点和周围一片空空如也的区域。 一般是大质量的恒星死亡后形成,当大质量恒星死亡后,由于恒星核心的的质量大到收缩过程一直持续下去,连中子间的排斥力也无法影响,最后连中子都被压碎,最后形成一个密度无限高的天体。一个物体能不能成为黑洞是用史瓦西半径的来衡量,任何具有质量的物质都有一个临界半径特征。 史瓦西半径的公式是从物体逃逸速度公式中衍生出来的,这个公式中的逃逸速度为光速,方程中还有万有引力常数和天体质量,一个物体的史瓦西半径与其质量成正比。 如果一个特定质量的物质被压缩到临界半径值得时候,那么宇宙中将没有任何力可以组织这个物体在自身引力作用下把自己压为一个黑洞。此外,从方程中还可以得出黑洞是个球形对称,不自转的重力场,在这个重力场中任何物体都无法逃逸出去。根据史瓦西半径, 可以得出太阳的史瓦西半径为3千米,地球的史瓦西半径为9毫米,一个相当于喜马拉雅山质量的物体压缩成黑洞临界半径也小于1纳米。所以,把一瓶水压缩成一枚压缩成黑洞,显然还要比一纳米小更多。 把一瓶水压缩成硬币大小,以此成为黑洞?并不行,距离黑洞的标准还差十万八千里呢。 按照史瓦西半径(就是平时看到的黑洞图片,如上图,那个黑色圆形的半径),一瓶水的质量是一公斤,那么它压缩后的 半径至少要小于1.5*10负27次方米 , 才能成为黑洞 。如此短的半径,比氢原子半径都要低好多数量级。就说咱们的地球,质量是5.965*10的24次方千克,如果将它压缩成黑洞,那么它的半径需要变为8.84毫米才可以,而8.84毫米只不过比普通的一元硬币半径小一些罢了。 其次在宇宙中,黑洞通常由大质量恒星在生命末期形成,它的引力已经强大到中子简并压都无法抵抗,进而形成黑洞。 期待您的点评和关注哦! 笑了,是不是黑洞不是密度这一个条件决定的,最重要还要有足够的质量,万有引力公式F=GMm/r²,黑洞连光都逃不出来,那你说它的质量得多大,换句话说,你从黑洞上面取下芝麻粒大小的一块,虽然它密度很大,但是质量不够,放到地球上它能吸引光吗不会,质量远远不够。 开什么玩笑? 物质有分子组成,原子组成分子,大家都知道。但是你知道吗,原子核占据了原子重量的绝大多,但是其体积仅仅相当于一个操场上的一粒沙子,压缩空间何其大!至于黑洞,能量不是我们可以想象的
2023-05-21 01:56:581

要把地球变成黑洞,那它的直径是多少

9毫米左右
2023-05-21 01:57:062

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2%43441阿骨打
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史瓦西半径是什么?有多大?不同的天体史瓦西半径不同吗

http://baike.baidu.com/view/27620.htm
2023-05-21 01:57:202

由史瓦西半径给出的黑洞数学模型是怎么描述的?

史瓦西半径(Schwarzschild radius)是描述黑洞大小的一个重要参数。根据史瓦西半径,可以得到黑洞的质量和大小等信息。根据爱因斯坦的广义相对论理论,黑洞是由极度强大的引力场所形成的天体。当一个物体的密度越来越大时,它的引力也会变得越来越强,直到最终形成一个黑洞。在史瓦西的模型中,黑洞被视为一个完全被引力包围的球体。假设黑洞的质量为M,半径为R,那么黑洞的史瓦西半径为R_s = 2GM/c^2其中,G是引力常数,c是光速,M是黑洞的质量。这个公式表明,当一个物体的质量越大时,它的史瓦西半径也就越大。史瓦西半径是一个非常重要的参数,因为它决定了黑洞的大小和引力场的强度。如果一个物体的半径小于其史瓦西半径,那么它就会坍缩成一个黑洞。而对于一个已知大小的黑洞,可以通过测量它的史瓦西半径来推算出它的质量和其他性质。需要注意的是,史瓦西半径是基于经典的广义相对论理论得到的,而在量子力学和弦理论等新的物理理论中,对于黑洞的描述可能会有所不同。
2023-05-21 01:57:281

史瓦西半径是什么?为什么星体的半径小于史瓦西半径时会变成黑洞?

你好!史瓦西半径是任何具重力的质量之临界半径。1916年卡尔·史瓦西首次发现了史瓦西半径的存在,他发现这个半径是一个球状对称、不自转的物体的重力场的精确解。一个物体的史瓦西半径与其质量成正比。黑洞本身就是质量很大的天体,所以引力很强,小于这个临界值之后,密度就会变得非常大,以至于光子会在逃逸之前被引力拉回黑洞中。打字不易,采纳哦!
2023-05-21 01:57:351

黑洞学说的具体解析

“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”,其实不然。所谓“黑洞”,就是这样一种天体:它的引力场是如此之强,就连光也不能逃脱出来。 根据广义相对论,引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时,它的引力场对时空几乎没什么影响,从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小,它对周围的时空弯曲作用就越大,朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。 等恒星的半径小到一特定值(天文学上叫“史瓦西半径”)时,就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时,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。实际上黑洞真正是“隐形”的,等一会儿我们会讲到。 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。而根据科学家的计算,中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值,那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了,从而引发另一次大坍缩。 这次,根据科学家的猜想,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度(史瓦西半径),正象我们上面介绍的那样,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。 与别的天体相比,黑洞是显得太特殊了。例如,黑洞有“隐身术”,人们无法直接观察到它,连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么,黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢?答案就是——弯曲的空间。我们都知道,光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论,空间会在引力场作用下弯曲。这时候,光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播,但走的已经不是直线,而是曲线。形象地讲,好像光本来是要走直线的,只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。 在地球上,由于引力场作用很小,这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围,空间的这种变形非常大。这样,即使是被黑洞挡着的恒星发出的光,虽然有一部分会落入黑洞中消失,可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以,我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一样,这就是黑洞的隐身术。 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”无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着,新的理论也不断地提出。不过,这些当代天体物理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。有兴趣的朋友可以去参考专门的论著。 黑洞 黑洞是引力极强的地方,没有任何东西能从该处逃逸,甚至光线也不例外。黑洞可从大质量恒星的“死亡”中产生,当一颗大质量恒星耗尽其内部的核燃料而抵达其演化末态时,恒星就变成不稳定的并发生引力坍缩,死亡恒星的物质的重量会猛烈地沿四面八方向内挤压,当引力大到无任何其他排斥力相对抗时,就把恒星压成一个称为“奇点”的孤立点。 有关黑洞结构的细节可用爱因斯坦解释引力使空间弯曲和时钟变慢的广义相对论来计算,奇点是黑洞的中心,在它周围引力极强,通常把黑洞的表面称为视界,或叫事件地平,或者叫做“静止球状黑洞的史瓦西半径”,它是那些能够和遥远事件相通的时空事件和那些因信号被强引力场捕获而不能传出去的时空事件之间的边界。在事件地平之下,逃逸速度大于光速。这是人类尚未观察证实的天体现象,但它被霍金等一些理论天文学家在数学模型方面研究的相当完善。 洞中隐匿着巨大的引力场,这种引力大到任何东西,甚至连光,都难逃黑洞的手掌心。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。据猜测,黑洞是死亡恒星或爆炸气团的剩余物,是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。 因为黑洞是不可见的,所以有人一直置疑,黑洞是否真的存在。如果真的存在,它们到底在哪里? 黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩,发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。任何靠近它的物体都会被它吸进去,黑洞就变得像真空吸尘器一样 为了理解黑洞的动力学和理解它们是怎样使内部的所有事物逃不出边界,我们需要讨论广义相对论。广义相对论是爱因斯坦创建的引力学说,适用于行星、恒星,也适用于黑洞。爱因斯坦在1916年提出来的这一学说,说明空间和时间是怎样因大质量物体的存在而发生畸变。简言之,广义相对论说物质弯曲了空间,而空间的弯曲又反过来影响穿越空间的物体的运动。 让我们看一看爱因斯坦的模型是怎样工作的。首先,考虑时间(空间的三维是长、宽、高)是现实世界中的第四维(虽然难于在平常的三个方向之外再画出一个方向,但我们可以尽力去想象)。其次,考虑时空是一张巨大的绷紧了的体操表演用的弹簧床的床面。 爱因斯坦的学说认为质量使时空弯曲。我们不妨在弹簧床的床面上放一块大石头来说明这一情景:石头的重量使得绷紧了的床面稍微下沉了一些,虽然弹簧床面基本上仍旧是平整的,但其中央仍稍有下凹。如果在弹簧床中央放置更多的石块,则将产生更大的效果,使床面下沉得更多。事实上,石头越多,弹簧床面弯曲得越厉害。 同样的道理,宇宙中的大质量物体会使宇宙结构发生畸变。正如10块石头比1块石头使弹簧床面弯曲得更厉害一样,质量比太阳大得多的天体比等于或小于一个太阳质量的天体使空间弯曲得厉害得多。 如果一个网球在一张绷紧了的平坦的弹簧床上滚动,它将沿直线前进。反之,如果它经过一个下凹的地方 ,则它的路径呈弧形。同理,天体穿行时空的平坦区域时继续沿直线前进,而那些穿越弯曲区域的天体将沿弯曲的轨迹前进。 现在再来看看黑洞对于其周围的时空区域的影响。设想在弹簧床面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,不仅会使其表面弯曲下陷,还可能使床面发生断裂。类似的情形同样可以宇宙出现,若宇宙中存在黑洞,则该处的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的破裂叫做时空的奇异性或奇点。 现在我们来看看为什么任何东西都不能从黑洞逃逸出去。正如一个滚过弹簧床面的网球,会掉进大石头形成的深洞一样,一个经过黑洞的物体也会被其引力陷阱所捕获。而且,若要挽救运气不佳的物体需要无穷大的能量。 我们已经说过,没有任何能进入黑洞而再逃离它的东西。但科学家认为黑洞会缓慢地释放其能量。著名的英国物理学家霍金在1974年证明黑洞有一个不为零的温度,有一个比其周围环境要高一些的温度。依照物理学原理,一切比其周围温度高的物体都要释放出热量,同样黑洞也不例外。一个黑洞会持续几百万万亿年散发能量,黑洞释放能量称为:霍金辐射。黑洞散尽所有能量就会消失。 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。1969年,美国物理学家约翰 阿提 惠勒将这种贪得无厌的空间命名为“黑洞”。 我们都知道因为黑洞不能反射光,所以看不见。在我们的脑海中黑洞可能是遥远而又漆黑的。但英国著名物理学家霍金认为黑洞并不如大多数人想象中那样黑。通过科学家的观测,黑洞周围存在辐射,而且很可能来自于黑洞,也就是说,黑洞可能并没有想象中那样黑。 霍金指出黑洞的放射性物质来源是一种实粒子,这些粒子在太空中成对产生,不遵从通常的物理定律。而且这些粒子发生碰撞后,有的就会消失在茫茫太空中。一般说来,可能直到这些粒子消失时,我们都未曾有机会看到它们。 霍金还指出,黑洞产生的同时,实粒子就会相应成对出现。其中一个实粒子会被吸进黑洞中,另一个则会逃逸,一束逃逸的实粒子看起来就像光子一样。对观察者而言,看到逃逸的实粒子就感觉是看到来自黑洞中的射线一样。 所以,引用霍金的话就是“黑洞并没有想象中的那样黑”,它实际上还发散出大量的光子。 根据爱因斯坦的能量与质量守恒定律。当物体失去能量时,同时也会失去质量。黑洞同样遵从能量与质量守恒定律,当黑洞失去能量时,黑洞也就不存在了。霍金预言,黑洞消失的一瞬间会产生剧烈的爆炸,释放出的能量相当于数百万颗氢弹的能量。 但你不要满怀期望地抬起头,以为会看到一场烟花表演。事实上,黑洞爆炸后,释放的能量非常大,很有可能对身体是有害的。而且,能量释放的时间也非常长,有的会超过100亿至200亿年,比我们宇宙的历史还长,而彻底散尽能量则需要数万亿年的时间. 近日国际天文学家通过美国宇航局斯皮策太空望远镜的一项最新观测结果,在宇宙中某一狭窄区域范围内,首次同时发现了多达21处却一直深度隐藏着的宇宙“类星体”黑洞群。 这一重大发现第一次从正面证实了多年来天文学领域有关宇宙中有数目众多的隐身黑洞广泛存在的推测。充分的证据使人们相信,在浩瀚的宇宙中,的确充满着各种各样未被发 现的巨大引力源泉--"类星体"黑洞群体。有关该项最新发现的详细内容,研究人员已撰文正式刊登在了2005年8月4日出版的《自然》杂志中。 “深藏不露”的类星体 我们知道在现实中的宇宙黑洞,由于其巨大的引力作用,连光线都被紧密吸引束缚,因而无法被人们直接观测发现。为确定黑洞天体存在的证据,天文学家通过研究发现,在黑洞周围的物质行为具有其特定行为:在黑洞周围的宇宙空间中,气体物质具有超高的温度,并且在被黑洞强大引力场吸引剧烈加速后,这些物质在彻底消失之前均会被提升到接近光速。而当气体物质被黑洞彻底吞噬后,整个过程都会释放出大量的X-射线。通常正是这些逃逸出来的X-射线,显示出此处有黑洞确实存在的迹象。这便是以往人们发现黑洞的最直接证据。 而另一方面,在一些格外活跃的超大型宇宙黑洞周围,由于其对周边物质剧烈的吸引和吞噬行为,还会在黑洞星体外围产生一层厚重的宇宙气体和尘埃云层,这便进一步增大了对黑洞体附近区域的观测难度,阻碍了天文学家对这些超大黑洞存在的发现工作。天文学上将这些极度活跃的黑洞定义为"类星体"。普通情况下,一个类星体平均一年总共吞噬的物质质量,相当于1000个中等恒星质量的总和。一般情况下,这些类星体距离太阳系都非常遥远,当我们观测到他们时已经是亿万年以后的现在,这说明此类黑洞的活动出现在宇宙诞生初期。科学家推定,这种黑洞正是在成长壮大中的宇宙星系前身,所以将其命名为"类星体"。 到目前为止,只有为数不多的几个"类星体"黑洞被发现,在浩瀚的宇宙深处,是否还有数量众多的其它类星体存在,仍有待人们进一步去发现,而天文学家在该领域的研究工作则完全依靠对宇宙内部X-射线的全面观测研究来予以证实。 “充满”了黑洞的宇宙 近日,来自英国牛津大学的阿里耶-马丁内兹-圣辛格教授在介绍其首次对宇宙间隐藏黑洞的发现时说,"从以往对宇宙X-射线的观察研究中,本希望能找到宇宙中大量隐藏类星体存在的证据,但结果确都不尽如人意,令人失望。"而近日根据美国宇航局NASA的斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope)的最新观察结果,天文学家则成功穿透了遮蔽类星体黑洞的外围宇宙尘埃云层,捕捉到了其中一直暗藏不露的内部黑洞体。由于斯皮策太空望远镜能够有效收集能穿透宇宙尘埃层的红外光线,使得研究人员顺利地在一个非常狭窄的宇宙空间区域内,同时发现了数量多达21个早已存在却又"隐藏不露"的类星体黑洞群。 来自美国加州理工大学斯皮策科学中心的研究小组成员马克-雷斯在接受媒体访问时同时也表示,“如果我们抛开此次发现的21个宇宙类星体黑洞,放眼宇宙中的其它任何区域,我们完全可以大胆预测,必将有数量众多隐藏着的黑洞将会被陆续发现。这意味着,一如我们原先推测的那样,在不为人知的宇宙深处,一定有数量众多、质量超大的黑洞巨无霸,正借助着星际尘埃的隐蔽,在暗地里不断发展壮大着。” 黑洞 black hole 一团物质,如果其引力场强大到足以使时空完全弯曲而围绕它自身,因而任何东西,甚至连光都无法逃逸,就叫做黑洞.不太多的物质被压缩到极高密度(例如将地球压缩到一粒豌豆大小),或者,极大的一团较低密度物质(例如几百万倍于太阳的质量分布在直径与太阳系一样的球中,大致具有水的密度),都能出现这种情形. 第一位提出可能存在引力强大到光线不能逃离的"黑洞"的人是皇家学会特别会员约翰·米切尔,他于1783年向皇家学会陈述了这一见解.米切尔的计算依据是牛顿引力理论和光的微粒理论.前者是当时最好的引力理论.后者则把光设想为有如小型炮弹的微小粒子(现在叫做光子)流.米切尔假定,这些光粒子应该像任何其他物体一样受到引力的影响.由于奥利·罗默(Ole Romer)早在100多年前就精确测定了光速.所以米切尔得以计算一个具有太阳密度的天体必须多大,才能使逃逸速度大于光速. 如果这样的天体存在,光就不能逃离它们,所以它们应该是黑的.太阳表面的逃逸速度只有光速的0.2%,但如果设想一系列越来越大但密度与太阳相同的天体,则逃逸速度迅速增高.米切尔指出,直径为太阳直径500倍的这样一个天体(与太阳系的大小相似),其逃逸速度应该超过光速. 皮埃尔·拉普拉斯(Pierre Laplace)独立得出并于1796年发表了同样的结论.米切尔在一次特具先见之明的评论中指出,虽然这样的天体是看不见的,但"如果碰巧任何其他发光天体围绕它们运行,我们也许仍有可能根据这些绕行天体的运动情况推断中央天体的存在.换言之,米切尔认为,如果黑洞存在于双星中,那将最容易被发同.但这一有在黑星的见解在19世纪被遗忘了,直到天文学家认识到黑洞可经由另一途径产生,在研讨阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论时才重新提起. 第一次世界大战时在东部战线服役的天文学家卡尔·史瓦西(Karl Schwarzschild)是最先对爱因斯坦理论结论进行分析的人之一.广义相对论将引力解释为时空在物质近旁弯曲的结果.史瓦西计算了球形物体周围时空几何特性的严格数学模型,将它的计算寄给爱因斯坦,后者于1916年初把它们提交给普鲁士科学院.这些计算表明,对"任何"质量者存在一个临界半径,现在称为史瓦西半径,它对应时空一种极端的变形,使得如果质量被挤压到临界半径以内,空间将弯曲到围绕该物体并将它与宇宙其余部分隔断开来.它实际上成为了一个自行其是的独立的宇宙,任何东西(光也在内)都无法逃离它. 对于太阳史瓦西半径是公里对于地球,它等于0.88厘米.这并不意味太阳或地球中心有一个大小合适现在称为黑洞(这个名词是1967年才首次由约翰·惠勒用于这一含义的东西存在.在离天体中心的这一距离上,时空没有任何反常.史瓦西计算表明的是,如果太阳被挤压进半径2.9公里的球内,或者,如果地球被挤压进半径仅0.88厘米的球内,它们就将永远在一个黑洞内而与外部宇宙隔离.物质仍然可以掉进这样一个黑洞但没东西能够逃出来. 这些结论被看成纯粹数学珍藏品达数十年之久,因为没有人认为真正的、实在的物体能够坍缩到形成黑洞所要求的极端密度。1920年代开始了解了白矮星,但即使白矮星也拥有与太阳大致相同的质量而大小却与地球差不多,其半径远远大于3公里。人们也未能及时领悟到,如果有大量的一般密度物质,也可以造出一个本质上与米切尔和拉普拉斯所想像的相同的黑洞。与任意质量M对应的史瓦西半径由公式2GM/c2给出,其中G是引力常数。c是光速。 1930年代,萨布拉曼扬·昌德拉塞卡(Subrahmanyan Chandrasekhar)证明,即使一颗白矮星,也仅当其质量小于1.4倍太阳质量时才是稳定的,任何死亡的星如果比这更重,必将进一步坍缩。有些研究家想到了这也许会导致形成中子星的可能性,中子星的典型半径仅约白矮星的1/700,也就是几公里大小。但这个思想一直要等到1960年代中期发现脉冲星,证明中子星确实存在之后,才被广泛接受。 这重新燃起了对黑洞理论的兴趣,因为中子星差不多就要变成黑洞了。虽然很难想像将太阳压缩到半径2.9公里以内,但现在已经知道存在质量与太阳相当、半径小于10公里的中子星,从中子星到黑洞也就一步之遥了。 理论研究表明,一个黑洞的行为仅由其三个特性所规定——它的质量、它的电荷和它的自转(角动量)。无电荷、无自转的黑洞用爱因斯坦方程式的史瓦西解描述;有电荷、无自转的黑洞用赖斯纳—诺德斯特罗姆解描述;无电荷、有自转的黑洞用克尔解描述;有电荷、有自转的黑洞用克尔—纽曼解描述。黑洞没有其他特性,这已由‘黑洞没有毛发"这句名言所概括。现实的黑洞大概应该是自转而无电荷,所以克尔解最令人感兴趣。 现在都认为,黑洞和中子星都是在磊质量恒星发生超新星爆发时的临死挣扎中产生的。计算表明,任何质量大致小于3倍太阳质量(奥本海默—弗尔科夫极限)的至密超新星遗迹可以形成稳定的中子星,但任何质量大于这一极限的致密进退新星遗迹将坍缩为黑洞,其内容物将被压进黑洞中心的奇点,这正好是宇宙由之诞生的大爆炸奇点的镜像反转。如果这样一个天体碰巧在绕一颗普通恒星的轨道上,它将剥夺伴星的物质,形成一个由向黑洞汇集的热物质构成的吸积盘。吸积盘中的温度可以升至极高,以致它能辐射X射线,而使黑洞可被探测到。 1970年代初,米切尔的预言有了反响:在一个双星系统中发现了这样一种天体。一个叫做天鹅座X—1的X射线源被证认为恒星HDE226868。这个系统的轨道动力学特性表明,该源的X射线来自围绕可见星轨道上一个比地球小的天体,但源的质量却大于奥本海默—弗尔科夫极限。这只可能是一个黑洞。此后,用同一方法又证认了其他少数几个黑洞。而1994年天鹅座V404这个系统成为迄今最佳黑洞‘候选体",这是一个质量为太阳质量70%的恒星围绕大约12倍太阳质量的X射线源运动的系统。但是,这些已被认可的黑洞证认大概不过是冰山之尖而已。 这种‘恒星质量"黑洞,正如米切尔领悟的,只有当它们在双星系统中时才能探测到。一个孤立的黑洞无愧于它的名称——它是黑暗的、不可探测的。然而,根据天体物理学理论,很多恒星应该以中子星或黑洞作为其生命的结束。观测者在双星系统中实际上探测到的合适黑洞候选者差不多与他们发现的脉冲双星一样多,这表示孤立的恒星质量黑洞数目应该与孤立的脉冲星数目相同,这一推测得到了理论计算的支持。 我们银河系中现在已知大约500个活动的脉冲星。但理论表明,一个脉冲星作为射电源的活动期是很短的,它很快衰竭成无法探测的宁静状态。所以,相应地我们周围应该存在更多的‘死"脉冲星(宁静中子星)。我们的银河指法含有1000亿颗明亮的恒星,而且已经存在了数十亿年之久。最佳的估计是,我们银河指法今天含有4亿个死脉冲星,而恒星质量黑洞数量的甚至保守估计也达到这一数字的�0�4——1亿个。如果真有这么多黑洞,而黑洞又无规则地散布在银河系中的话,则最近的一个黑洞也离我们仅仅15光年。既然我们银河系没有什么独特之处,那么宇宙中每个其他的星系也应该含有同样多的黑洞。Ic 星系也可能含有某种很像米切尔的拉普拉斯最初设想的‘黑星"的天体。这样的天体现在称为‘特大质量黑洞",被认为存在于活动星系和类星体的中心,它们提供的引力能可能解释这些天体的巨大能量来源。一个大小如太阳系、质量数百万倍于太阳质量的黑洞,可以从周围每年食掉一到两颗恒星的物质。在这个过程中,很大一部分恒星质量将遵照爱因斯坦分工E=mc2转变成能量。宁静的超大质量黑洞可能存在于包括我们银河系在内的所有星系星系的中心。 1994年,利用哈勃空间望远镜,在离我们银河系1500万秒差距的星系M87中,发现了一个大小约15万秒差距的热物质盘,在绕该星系中心区运动,速率达到约2百万公里每小时(约5*10-7 5乘于10的7次方,厘米/秒,几乎是光速的0.2%)。从M87的中心‘引擎"射出一条长度超过1千秒差距的气体喷流。M87中心吸积盘中的轨道速率决定性地证明,它是一个拥有30亿倍太阳质量的超大质量黑洞引力控制之下,喷流则可解释为从吸积系统的一个极区涌出来的能量。 也是在1994年,牛津大学和基尔大学的天文学家,在称为天鹅座V404的双星系统中证认了一个恒星质量黑洞。我们已经指出,该系统的轨道参数使他们得以给黑洞准确‘量体重",得出黑洞质量约为太阳的12倍,而围绕它运动的普通恒星仅有太阳质量的70%左右。这是迄今对‘黑星"质量有最精确测量,因而它也是关于黑洞存在的最佳的、独特的证明. 有人推测,大爆炸中可能已经产生了大量的微黑洞或原始黑洞,它们提供了宇宙质量的相当大部分。这种微黑洞典型大小同一个原子相当,质量大概是1亿吨(10-11, 10的11次方千克)。没有证据表示这种天体确实存在,但也很难证明它们不存在。
2023-05-21 01:57:431

史瓦西半径具体意思,我只知道一个星球半径低于史瓦西半径就变成黑洞,为什么只计半径不计直径?

简单的说, 史瓦西半径是任何具重力的质量天体的临界半径。1916年,卡尔·史瓦西首次发现了史瓦西半径的存在,他发现这个半径是一个球状对称、不自转的物体的重力场的精确解。 一个物体的史瓦西半径与其质量成正比。太阳的史瓦西半径约为3千米,地球的史瓦西半径只有约9毫米。在物理学和天文学中,尤其在万有引力理论、广义相对论中它是一个非常重要的概念。 按照 史瓦西半径的意思,如果特定质量的物质被压缩到该半径值之内(即一个重力天体的半径小于史瓦西半径),将没有任何已知类型的力(如简并压力)可以阻止将该物质自身重力将自己压缩成(即天体将会发生坍塌)一个奇点。物体的实际半径小于其史瓦西半径的物体被称为黑洞,在这个半径以下的天体,其间的时空弯曲得如此厉害,以至于其发射的所有射线,无论是来自什么方向的,都将被吸引入这个天体的中心。因为相对论指出任何物质都不可能超越光速,在史瓦西半径以下的天体的任何物质——包括重力天体的组成物质——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重力奇点。在史瓦西半径的黑洞内连光线都不能逃出。史瓦西半径 Rs = 2GM/C�0�5;(G=6.67x10^-11 (N·m^2 /kg^2为引力常数),M为恒星质量, c=299792458m/s为光速) 。在天体(恒星)一生的演变中,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。而根据科学家的计算,中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值,那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了,从而引发另一次大坍缩, 而当它的半径一旦收缩到一定程度(史瓦西半径),“黑洞”诞生了。只计半径不计直径,由于天体一般都非常巨大,习惯用半径表示球体大小。祝你快乐
2023-05-21 01:57:511

宇宙现有的物质总量的史瓦西半径远大于现在的宇宙半径,是不是意味着我们是一个超级黑洞?

不能这样来推论吧,毕竟宇宙是难以想象的不是吗
2023-05-21 01:58:0010

球对称黑洞外部

球对称黑洞外部,t是时间坐标,r,θ,φ是空间坐标。黑洞内部“t,r,θ,φ”中r是时间坐标。球对称黑洞是1916年由史瓦西(Schwarzschild)提出来的, 史瓦西黑洞的设定是不带电不自旋转的黑洞,黑洞中心为奇点, 黑洞的外圈为事件视界,又称史瓦西半径。时空里可能发生的事件到了事件视界上, 就好像面临了穹端极界,停滞不变了,对外部的观察者看来,时间好像停止不动了。 对于一个静止不带电的史瓦西黑洞, 它的周围时空可以利用史瓦西度规描述史瓦西黑洞的区间微分平方。 利用其可算出史瓦西黑洞的半径即事件穹界的大小为r = 2MG / c^2 。球对称黑洞的形成:广义相对论认为,黑洞是大质量恒星坍缩的必然结果。恒星是依靠内部不断进行的核聚变产生的辐射压与物质间引力维持平衡的。随着核燃料的逐渐减少,平衡被打破,恒星在引力作用下坍缩,其中质量大于太阳质量3.2倍的恒星将坍缩为黑洞。大质量星,尺度远大于史瓦西半径,光线几乎没有偏转,从恒星表面某一点发出的光可以朝任意方向直接射出。表示随着恒星半径减小。时空弯曲度增大,光线弯曲,出射光线会像喷泉中的水一样回落恒星表面,远处观测者只能偶然看到少数逃逸出来的光子。表示随着引力坍缩继续发展,光的“逃逸锥”不断缩小。恒星尺度减至史瓦西半径时,所有光线均被捕获,逃逸锥关闭,黑洞形成。史瓦西黑洞是不带电的球对称恒星坍缩形成的黑洞。
2023-05-21 01:59:191

黑洞的质量有多大?

黑洞black hole 一团物质,如果其引力场强大到足以使时空完全弯曲而围绕它自身,因而任何东西,甚至连光都无法逃逸,就叫做黑洞.不太多的物质被压缩到极高密度(例如将地球压缩到一粒豌豆大小),或者,极大的一团较低密度物质(例如几百万倍于太阳的质量分布在直径与太阳系一样的球中,大致具有水的密度),都能出现这种情形. 第一位提出可能存在引力强大到光线不能逃离的"黑洞"的人是皇家学会特别会员约翰·米切尔,他于1783年向皇家学会陈述了这一见解.米切尔的计算依据是牛顿引力理论和光的微粒理论.前者是当时最好的引力理论.后者则把光设想为有如小型炮弹的微小粒子(现在叫做光子)流.米切尔假定,这些光粒子应该像任何其他物体一样受到引力的影响.由于奥利·罗默(Ole Romer)早在100多年前就精确测定了光速.所以米切尔得以计算一个具有太阳密度的天体必须多大,才能使逃逸速度大于光速. 如果这样的天体存在,光就不能逃离它们,所以它们应该是黑的.太阳表面的逃逸速度只有光速的0.2%,但如果设想一系列越来越大但密度与太阳相同的天体,则逃逸速度迅速增高.米切尔指出,直径为太阳直径500倍的这样一个天体(与太阳系的大小相似),其逃逸速度应该超过光速. 皮埃尔·拉普拉斯(Pierre Laplace)独立得出并于1796年发表了同样的结论.米切尔在一次特具先见之明的评论中指出,虽然这样的天体是看不见的,但"如果碰巧任何其他发光天体围绕它们运行,我们也许仍有可能根据这些绕行天体的运动情况推断中央天体的存在.换言之,米切尔认为,如果黑洞存在于双星中,那将最容易被发同.但这一有在黑星的见解在19世纪被遗忘了,直到天文学家认识到黑洞可经由另一途径产生,在研讨阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论时才重新提起. 第一次世界大战时在东部战线服役的天文学家卡尔·史瓦西(Karl Schwarzschild)是最先对爱因斯坦理论结论进行分析的人之一.广义相对论将引力解释为时空在物质近旁弯曲的结果.史瓦西计算了球形物体周围时空几何特性的严格数学模型,将它的计算寄给爱因斯坦,后者于1916年初把它们提交给普鲁士科学院.这些计算表明,对"任何"质量者存在一个临界半径,现在称为史瓦西半径,它对应时空一种极端的变形,使得如果质量被挤压到临界半径以内,空间将弯曲到围绕该物体并将它与宇宙其余部分隔断开来.它实际上成为了一个自行其是的独立的宇宙,任何东西(光也在内)都无法逃离它. 对于太阳史瓦西半径是公里对于地球,它等于0.88厘米.这并不意味太阳或地球中心有一个大小合适现在称为黑洞(这个名词是1967年才首次由约翰·惠勒用于这一含义的东西存在.在离天体中心的这一距离上,时空没有任何反常.史瓦西计算表明的是,如果太阳被挤压进半径2.9公里的球内,或者,如果地球被挤压进半径仅0.88厘米的球内,它们就将永远在一个黑洞内而与外部宇宙隔离.物质仍然可以掉进这样一个黑洞但没东西能够逃出来. 这些结论被看成纯粹数学珍藏品达数十年之久,因为没有人认为真正的、实在的物体能够坍缩到形成黑洞所要求的极端密度。1920年代开始了解了白矮星,但即使白矮星也拥有与太阳大致相同的质量而大小却与地球差不多,其半径远远大于3公里。人们也未能及时领悟到,如果有大量的一般密度物质,也可以造出一个本质上与米切尔和拉普拉斯所想像的相同的黑洞。与任意质量M对应的史瓦西半径由公式2GM/c2给出,其中G是引力常数。c是光速。 1930年代,萨布拉曼扬·昌德拉塞卡(Subrahmanyan Chandrasekhar)证明,即使一颗白矮星,也仅当其质量小于1.4倍太阳质量时才是稳定的,任何死亡的星如果比这更重,必将进一步坍缩。有些研究家想到了这也许会导致形成中子星的可能性,中子星的典型半径仅约白矮星的1/700,也就是几公里大小。但这个思想一直要等到1960年代中期发现脉冲星,证明中子星确实存在之后,才被广泛接受。 这重新燃起了对黑洞理论的兴趣,因为中子星差不多就要变成黑洞了。虽然很难想像将太阳压缩到半径2.9公里以内,但现在已经知道存在质量与太阳相当、半径小于10公里的中子星,从中子星到黑洞也就一步之遥了。 理论研究表明,一个黑洞的行为仅由其三个特性所规定——它的质量、它的电荷和它的自转(角动量)。无电荷、无自转的黑洞用爱因斯坦方程式的史瓦西解描述;有电荷、无自转的黑洞用赖斯纳—诺德斯特罗姆解描述;无电荷、有自转的黑洞用克尔解描述;有电荷、有自转的黑洞用克尔—纽曼解描述。黑洞没有其他特性,这已由‘黑洞没有毛发"这句名言所概括。现实的黑洞大概应该是自转而无电荷,所以克尔解最令人感兴趣。 现在都认为,黑洞和中子星都是在磊质量恒星发生超新星爆发时的临死挣扎中产生的。计算表明,任何质量大致小于3倍太阳质量(奥本海默—弗尔科夫极限)的至密超新星遗迹可以形成稳定的中子星,但任何质量大于这一极限的致密进退新星遗迹将坍缩为黑洞,其内容物将被压进黑洞中心的奇点,这正好是宇宙由之诞生的大爆炸奇点的镜像反转。如果这样一个天体碰巧在绕一颗普通恒星的轨道上,它将剥夺伴星的物质,形成一个由向黑洞汇集的热物质构成的吸积盘。吸积盘中的温度可以升至极高,以致它能辐射X射线,而使黑洞可被探测到。 1970年代初,米切尔的预言有了反响:在一个双星系统中发现了这样一种天体。一个叫做天鹅座X—1的X射线源被证认为恒星HDE226868。这个系统的轨道动力学特性表明,该源的X射线来自围绕可见星轨道上一个比地球小的天体,但源的质量却大于奥本海默—弗尔科夫极限。这只可能是一个黑洞。此后,用同一方法又证认了其他少数几个黑洞。而1994年天鹅座V404这个系统成为迄今最佳黑洞‘候选体",这是一个质量为太阳质量70%的恒星围绕大约12倍太阳质量的X射线源运动的系统。但是,这些已被认可的黑洞证认大概不过是冰山之尖而已。 这种‘恒星质量"黑洞,正如米切尔领悟的,只有当它们在双星系统中时才能探测到。一个孤立的黑洞无愧于它的名称——它是黑暗的、不可探测的。然而,根据天体物理学理论,很多恒星应该以中子星或黑洞作为其生命的结束。观测者在双星系统中实际上探测到的合适黑洞候选者差不多与他们发现的脉冲双星一样多,这表示孤立的恒星质量黑洞数目应该与孤立的脉冲星数目相同,这一推测得到了理论计算的支持。 我们银河系中现在已知大约500个活动的脉冲星。但理论表明,一个脉冲星作为射电源的活动期是很短的,它很快衰竭成无法探测的宁静状态。所以,相应地我们周围应该存在更多的‘死"脉冲星(宁静中子星)。我们的银河指法含有1000亿颗明亮的恒星,而且已经存在了数十亿年之久。最佳的估计是,我们银河指法今天含有4亿个死脉冲星,而恒星质量黑洞数量的甚至保守估计也达到这一数字的�0�4——1亿个。如果真有这么多黑洞,而黑洞又无规则地散布在银河系中的话,则最近的一个黑洞也离我们仅仅15光年。既然我们银河系没有什么独特之处,那么宇宙中每个其他的星系也应该含有同样多的黑洞。Ic 星系也可能含有某种很像米切尔的拉普拉斯最初设想的‘黑星"的天体。这样的天体现在称为‘特大质量黑洞",被认为存在于活动星系和类星体的中心,它们提供的引力能可能解释这些天体的巨大能量来源。一个大小如太阳系、质量数百万倍于太阳质量的黑洞,可以从周围每年食掉一到两颗恒星的物质。在这个过程中,很大一部分恒星质量将遵照爱因斯坦分工E=mc2转变成能量。宁静的超大质量黑洞可能存在于包括我们银河系在内的所有星系星系的中心。 1994年,利用哈勃空间望远镜,在离我们银河系1500万秒差距的星系M87中,发现了一个大小约15万秒差距的热物质盘,在绕该星系中心区运动,速率达到约2百万公里每小时(约5*10-7 5乘于10的7次方,厘米/秒,几乎是光速的0.2%)。从M87的中心‘引擎"射出一条长度超过1千秒差距的气体喷流。M87中心吸积盘中的轨道速率决定性地证明,它是一个拥有30亿倍太阳质量的超大质量黑洞引力控制之下,喷流则可解释为从吸积系统的一个极区涌出来的能量。 也是在1994年,牛津大学和基尔大学的天文学家,在称为天鹅座V404的双星系统中证认了一个恒星质量黑洞。我们已经指出,该系统的轨道参数使他们得以给黑洞准确‘量体重",得出黑洞质量约为太阳的12倍,而围绕它运动的普通恒星仅有太阳质量的70%左右。这是迄今对‘黑星"质量有最精确测量,因而它也是关于黑洞存在的最佳的、独特的证明. 有人推测,大爆炸中可能已经产生了大量的微黑洞或原始黑洞,它们提供了宇宙质量的相当大部分。这种微黑洞典型大小同一个原子相当,质量大概是1亿吨(10-11, 10的11次方千克)。没有证据表示这种天体确实存在,但也很难证明它们不存在。
2023-05-21 01:59:451

引力半径在达到多少公里时,太阳可以形成黑洞

太阳质量大约是1.97*10^30千克
2023-05-21 01:59:522

我知道物体的实际半径小于其史瓦西半径的物体被称为黑洞。地球的史瓦西半径只有约9毫米。但是地球是黑洞吗

靠 肯定不是啊,要是地球是黑洞 那我们早就被压成原子了
2023-05-21 02:00:015

史瓦西半径的黑洞

物体的实际半径小于其史瓦西半径的物体被称为黑洞。在不自转的黑洞上,史瓦西半径所形成的球面组成一个视界(仅对于不自转的黑洞,自转的黑洞的情况稍许不同)。光和粒子均无法逃离这个球面。银河中心的超大质量黑洞的史瓦西半径约为780万千米。史瓦西半径不是黑洞实体半径。黑洞的半径不能直接用肉眼看,肉眼看到的是史瓦西半径。
2023-05-21 02:00:291

天文学中,史瓦西半径表达式,百科上是GM/c2,书上是2GM/c2,是哪一个,这个大致咋来的,如果

是第二个。史瓦西半径的严格推导是根据广义相对论的引力方程,根据逃逸速度的定义:在中心天体表面的粒子获得初动能小于引力势能:0.5mc^2<=GMm/r-->r<=2GM/c^2=Rs(史瓦西半径)
2023-05-21 02:00:431

黑洞到底距离地球有多远?黑洞会不会给地球带来威胁?

这颗黑洞距离我们约2800~3300光年,质量约太阳的6.6倍;第二近的黑洞为天鹅座X-1,距离我们约6100光年,质量约太阳的10倍;第三近的黑洞为天鹅座V404,距离我们约7800光年,质量约太阳的12倍。一般认为,黑洞是大质量恒星死亡后坍缩的结果,这种死亡方式惊天动地,会发生核心坍缩导致超新星大爆发。一个40倍太阳质量左右的恒星大爆炸后才有可能坍缩成一颗黑洞,而且大爆炸会把绝大部分质量炸碎散发到太空中,核心留下的黑洞只有太阳质量的3~5倍。现在我们看到的黑洞很多质量都很大,比如距离我们最近的几个黑洞都大于6倍太阳质量,有的是形成其的原恒星本身就很大,有的是形成后不断吞噬周围天体物质渐渐长大了。还有些巨大黑洞很可能是由于巨大星团集体坍缩而形成的,随后又不断吞噬周围天体物质,越来越大。比如银河系中心的人马座A黑洞,具有400万倍太阳质量,就可能是这样形成的。黑洞引力巨大并不是它的引力作用很远,而是很近。天鹅座V404黑洞有一颗伴星,是一颗比太阳质量略小光谱为G或K的主序星,转一圈只需要6.5个地球日。由于距离较近,那颗主序星已经被黑洞拉成了鸡蛋型,伴星物质正在被黑洞源源不断的吞噬。黑洞之所以引力大,可以撕碎和吞噬一切,是因为它缩成世界上最小的物质,就是中心那个奇点,以及包裹着奇点的一个空荡荡的球,这个球就叫史瓦西半径。这个史瓦西半径是世界上物质所能达到的最小临界半径,任何物质到达这个临界半径,就只能成为一个黑洞。这是根据爱因斯坦引力场方程得出的一个解,这个解是德国科学家卡尔·史瓦西发现的,因此人们把它叫史瓦西半径。计算史瓦西半径的公式为:R=2GM/C这里,R为史瓦西半径值,G为引力常数(6.67x10^-11N·m/kg),M为物体质量,C为光速(约3亿米/秒)。根据这个公式计算,质量约太阳6.6倍的麒麟座V616黑洞,其史瓦西半径只有约19.8公里。黑洞的无限引力场,也就是撕碎一切,连光都无法逃逸的引力范围,就是在这个半径以内。黑洞的引力与所有天体引力本质上是一样大的。史瓦西半径与质量成正比,因此越大的黑洞,其史瓦西半径越大。比如银河系中心那个400万倍太阳质量黑洞,史瓦西半径就有1200万公里。也就是说在1200万公里范围,任何物质都将化为乌有,掉落到它中心那个无限小的奇点上。当然黑洞的引力并不限定在史瓦西半径范围内,只是无限引力,只在这个范围内。记住,是“无限”,也就是说在这范围内,黑洞的曲率(也就是引力)是无限的。任何天体都没有这种能力,大引力场的白矮星、中子星,在黑洞面前只能是小巫见大巫。但黑洞史瓦西半径之外,还是有巨大引力的,这个引力服从万有引力定律,也就是说与其他天体一样,引力是一样大的。万有引力定律公式为:F=GMm/r式中,F为引力大小值,G为引力常量,M和m为引力相互作用物体质量,r为物体之间的距离。这个公式说明引力大小是与质量成正比,与距离平方成反比的。但这个质量正比是呈乘积增大,距离反比是成指数级衰减的,距离的计算不是天体表面,而是从质心计算的。一切天体都遵循这个引力定律,质量相同,得出的引力值是一样的。因此,黑洞并不比别的天体引力大,只是由于其很小,史瓦西半径表面距离质心非常非常近,才“显得”引力那么大。同等质量的天体和黑洞,在同等距离上引力相等。我们想一想,太阳半径约69.9万公里,也就是到质心69.6万公里,而一个太阳质量的黑洞史瓦西半径只有3公里,也就是到质心距离只有3公里,这差距有多大?所以黑洞引力才会变得极端。如果一个太阳质量的黑洞,在距离其质心69.6万公里的地方,引力就和太阳表面是一样的。因此如果太阳消失变成一个黑洞,我们地球在这个位置所受到的引力与受到太阳引力是一样的。距离我们最近的黑洞都有3000光年以远,对于我们来说,就完全是安全的。1光年尺度是多少?也就是光速每秒约30万公里,走一年的距离,约9.46万亿公里。3000光年是多少公里?大家自己算吧。而距离我们最近的恒星只有1.5亿公里,这就是我们赖以生存的太阳。这些恒星质量都比距离我们最近的黑洞大,而且距离有的比它们近很多。根据万有引力定律,恒星的引力与黑洞引力质量同等引力相等,这些恒星对我们造成影响了吗?没有。
2023-05-21 02:00:501

黑洞半径怎么求?

黑洞的最小质量和黑影半径公式○(中国管理科学研究院学术委员会特约研究员 李宗洪李海明)此篇打翻了霍金的微型黑洞理论,是世界上第一篇得出黑洞的最小质量和黑洞的黑影半径公式的论文。[摘要]用不同的方法,得出与史瓦西的临界黑洞半径相同的结果。  得出黑洞的最小质量。否定了微型黑洞的存在,消除了人们对于强子对撞机会产生黑洞的忧虑。  首次提出黑洞的黑影半径公式。[关键词]黑洞的临界半径,黑洞的最小质量,黑洞的黑影半径公式。一、黑洞的临界半径为求黑洞的最小质量,先求出黑洞的临界半径。设运动质量为m的光子在质量为M的星球表面向外逃逸,则:当光子的引力势能大于或等于光子的动能,即≥。则光子逃逸不出星球,使该星球成为黑洞。当=……时,则是星球形成黑洞的临界条件,g是光子的重力加速度,它等于光子所受的万有引力除于它的质量,即……。式代入式得,这便是黑洞的临界半径。也许有人对求解过程中对光子的引力势能、动能和引力的处理持有异议,但这样处理的结果却与经过复杂求解过程得出的史瓦西半径完全一致,绝不可能是偶然的巧合,可作为史瓦西解法的殊路同归,及
2023-05-21 02:02:352

为何可观测宇宙的史瓦西半径和宇宙的半径这么相似呢?

可能这两个宇宙的大小是比较相似的,也可能这两个雨就空间大小比较相同,所以两个宇宙的半径才会非常相似。
2023-05-21 02:02:434

想问史瓦西半径是什么意思

1、史瓦西半径是任何有质量的材料临界半径的特征值。它是物理学和天文学中一个非常重要念,特别是在引力理论和广义相对论中。2、史瓦西半径的存在最早是在1916年由卡尔·史瓦西发现的,他发现半径是一个精确的解一个球对称的,不旋转的物体的引力场。3、物体的史瓦西半径与其质量成正比。的史瓦西半径大约是3公里,而地球的史瓦西半径只有9毫米。更多关于史瓦西半径是什么意思,进入:https://www.abcgonglue.com/ask/fef1ba1615827939.html?zd查看更多内容
2023-05-21 02:03:491

史瓦西半径是怎样得出的,公式是?

史瓦西半径的公式,其实是从物件逃逸速度的公式衍生而来。它将物件的逃逸速度设为光速,配合万有引力常数及天体质量,便能得出其史瓦西半径。Rs=2Gm/c^2推导过程:由F=GmM/r^2得知r越小则F越大而引力F正比於物体吸引落下速度V且速度V最大值为C求星体半径临界直(V=C之r临界直);即史瓦西半径由F=ma=mg得GMm/r^2=mg故g=GM/r^2由固定重力场位能得非固定重力场位能公式a.将E=mgh代换成E=GMmh/r^2且h=r故E=GMm/r表位能b.列受星体吸引物质之速度与位能对应式求得临界半径r(史瓦西半径)1/2mv^2=GMm/r做劳伦兹变换1/2mv^2/√(1-v^2/c^2)=GMm/r√(1-v^2/c^2)得到r=2GM/V^2当v=c求r之临界直则全式可得Rs=2GM/C^2;Rs为史瓦西半径;左为史瓦西半径公式
2023-05-21 02:03:571

什么是史瓦西半径

就比我快一步,,用www.google.com呵呵.
2023-05-21 02:04:062

用史瓦西半径求密度是正确的吗?

史瓦西半径(Schwarzschild radius)的公式,其实是从物件逃逸速度的公式衍生而来。该值的含义是,如果特定质量的物质被压缩到该半径值之内,将没有任何已知类型的力可以阻止该物质自身重力将自己压缩成一个奇点。它将物件的逃逸速度设为光速,配合万有引力常数及天体质量,便能得出其史瓦西半径。根据天体逃逸速度(V1)的计算公式计算天体的史瓦西半径。 V1=√(2GM/R) V1指天体的逃逸速度 ,G为万有引力常数,M为天体质量,R为天体重心与被吸引物体重心的距离。物体无法超过一个天体的逃逸速度,就不能摆脱其束缚,会被该天体吸引,无法脱离轨道而逃逸。推导过程:由万有引力公式:牛顿第二定律: 在这里 a 即 g 易得由固定重力场位能得非固定重力场位能公式a.将代换成且h=R 故表位能 b.列受星体吸引物质之速度与位能对应式 求得临界半径Rs(史瓦西半径) 做劳伦兹变换 其中得到当v=c 求R之临界直当v大于等于c的时候(c为光速),光也无法逃离该天体的引力,此时即使是光,也只能进,不能出。则全式可得天体的史瓦西半径即为逃逸速度等于光速时候所得出的R的值。所以Rs=2GM/c^ 2(Rs为天体的史瓦西半径)。最后总结一下公式: Rs=2GM/c^2 Rs为天体的史瓦西半径,G为万有引力常数,M为天体的质量,c为光速。文字版:天体的史瓦西半径等于万有引力常数乘以天体质量乘以二再除以光速的平方。
2023-05-21 02:04:151

黑洞质量极限是多少?

黑洞没有质量极限,但是一定质量的黑洞却有个最大半径极限,被称为‘史瓦西半径"。史瓦西半径是任何具重力的质量之临界半径。在物理学和天文学中,尤其在万有引力理论、广义相对论中它是一个非常重要的概念。1916年卡尔·史瓦西首次发现了史瓦西半径的存在,他发现这个半径是一个球状对称、不自转的物体的重力场的精确解。一个物体的史瓦西半径与其质量成正比。太阳的史瓦西半径约为3千米,地球的史瓦西半径只有约9毫米。更具体的你可以参考百度百科。希望我能帮到你,*(^_^)*~
2023-05-21 02:04:231

黑洞质量的计算方法

根据史瓦西半径,可计算出一个天体要维持形态的最小半径,根据黑洞的半径可反推算其质量,Rs=2Gm/c^2 由 F=GmM/r^2 得知 r 越小 则F越大 而引力F 正比于 物体吸引落下速度V 且速度V最大值为c 求星体半径临界直(V=c之 r 临界直) ; 即史瓦西半径 由 F=ma=mg 得 GMm/r^2 = mg 故 g = GM/r^2 由固定重力场位能得非固定重力场位能公式 a.将 E=mgh 代换成 E=GMmh/r^2 且 h=r 故 E=GMm/r 表位能 b.列受星体吸引物质之速度与位能对应式 求得临界半径r(史瓦西半径) 1/2 mv^2 = GMm/r 做 洛伦兹 变换 1/2 mv^2/√(1-v^2/c^2)= GMm/r√(1-v^2/c^2) 得到r = 2GM/V^2 当v=c 求r之临界直 则全式可得 Rs = 2GM/c^2 ; Rs为史瓦西半径 ; 左为史瓦西半径公式 (G为引力常数 M为恒星质量 c为光速) 如果仅从史瓦西半径 看,所有半径尺度和质量大小的黑洞的存在都是可能的
2023-05-21 02:04:301

在我们宇宙中,存在视界半径超过一光年的黑洞吗?

这种情况是存在的,据科学家的发现,宇宙当中的最大的黑洞是几百个太阳的总和
2023-05-21 02:04:384

史瓦西半径是怎样得出的,公式是?

史瓦西半径的公式,其实是从物件逃逸速度的公式衍生而来。它将物件的逃逸速度设为光速,配合万有引力常数及天体质量,便能得出其史瓦西半径。 Rs=2Gm/c^2推导过程:由F=GmM/r^2 得知r 越小 则F越大 而引力F 正比於 物体吸引落下速度V 且速度V最大值为C 求星体半径临界直(V=C之 r 临界直) ; 即史瓦西半径 由F=ma=mg 得 GMm/r^2 = mg 故 g = GM/r^2 由固定重力场位能得非固定重力场位能公式 a. 将 E=mgh 代换成 E=GMmh/r^2 且 h=r 故 E=GMm/r 表位能 b.列受星体吸引物质之速度与位能对应式 求得临界半径r(史瓦西半径) 1/2 mv^2 = GMm/r 做劳伦兹变换 1/2 mv^2/√(1-v^2/c^2)= GMm/r√(1-v^2/c^2) 得到r = 2GM/V^2 当v=c 求r之临界直则全式可得Rs = 2GM/C^2 ; Rs为史瓦西半径 ; 左为史瓦西半径公式
2023-05-21 02:05:251

史瓦西半径的由来

史瓦西半径Schwarzchild radius的公式是这样的: Rs = 2GM / C2 一个简单的记法是这样记的 GMm/Rs = 1/2 mC2 => Rs = 2GM / C2
2023-05-21 02:05:333

求史瓦西半径公式 的推导过程

史瓦西半径的公式,其实是从物体逃逸速度的公式衍生而来。该值的含义是,如果特定质量的物质被压缩到该半径值之内,将没有任何已知类型的力(如简并压力)可以阻止将该物质自身重力将自己压缩成一个奇点。史瓦西半径将物件的逃逸速度设为光速,配合万有引力常数及天体质量,便能得出其史瓦西半径。 Rs=2Gm/c^2推导过程:由 F=GmM/r^2 得知:r 越小,则F越大,而引力F正比于物体吸引落下速度V ,且速度V最大值为c 。求星体半径临界值(V=c之 r 临界值) ; 即史瓦西半径 :由 F=ma=mg 得 GMm/r^2 = mg 故 g = GM/r^2 由固定重力场位能得非固定重力场位能公式:a. 将 E=mgh 代换成 E=GMmh/r^2 且 h=r 故 E=GMm/r 表示位能b.受星体吸引物质之动能与位能相等, 求得临界半径r(史瓦西半径) 1/2 mv^2 = GMm/r ,得到r = 2GM/V^2 (如果考虑相对论,则做洛伦兹变化,不影响结论)当v=c 求r之临界直,则全式可得 :Rs = 2GM/c^2 ; Rs为史瓦西半径 ; (G为引力常数 M为恒星质量 c为光速)
2023-05-21 02:05:481

为何小于史瓦西半径的天体是黑洞

额......上面几位说的不对吧......史瓦西半径,又称临界球面,引力半径,无论是任何物体,一旦进入史瓦西半径,便无法逃脱,与洛希极限有点像.为此,许多行星都在这方面占了便宜,尤其是大行星,因为临界球面的半径与天体质量呈正比,大行星的临界半径自然要大一点,这样,许多误入其途的小型天体,在被大行星的引力半径吸引之后,进入了洛希极限,被行星引力压成了碎饼,其碎片环绕在行星左右,变成了大行星的光环.其实呢,楼主的问题很简单,通俗点说,就是因为物体一旦达到或小于引力半径,其质量便迅速提高,以至于达到光也无法逃脱的地步.黑洞就像一种吸光材料,而且自身也不会发光.由此一来,由于光无法反射黑洞,自然连高精的天文望远镜也无法察觉.反过来想,引力与质量的大小一部分也取决于离引力半径的长短,这样,也只有达到引力半径的星体,才能有连光也无法逃脱的引力,自然就是只有达到引力半径的星体,才能是黑洞啦.其实,任何星体都有自己的引力半径.比如说地球,只不过这个半径太小了,只有9毫米.再比如普通的物体(如果可以的话),都有自己的引力半径.太阳也有,不过也只是3公里.一般来说,有能力达到引力半径的星体必须是太阳质量的4倍以上.而变成黑洞以后,黑洞的捕获范围,也就是以引力半径为圆半径的一个面积.可想而知,太阳如果变成黑洞,它也占不到什么优势~~~(天哪,如果地球变成黑洞的话......)一楼的的公式虽然没错,但M不是天体质量吧,我记得好象是天体变为黑洞后黑洞的质量~~~
2023-05-21 02:06:072

微型黑洞的质量与尺寸的关系取决于哪个人名公式

史瓦西(史瓦西半径)史瓦西半径是任何具有质量的物质都存在的一个临界半径特征值。在物理学和天文学中,尤其在万有引力理论、广义相对论中它是一个非常重要的概念。1916年卡尔·史瓦西首次发现了史瓦西半径的存在,他发现这个半径是一个球状对称、不自转的物体的重力场的精确解。 一个物体的史瓦西半径与其质量成正比。太阳的史瓦西半径约为3千米,地球的史瓦西半径只有约9毫米。物体的实际半径小于其史瓦西半径的物体被称为黑洞。在不自转的黑洞上,史瓦西半径所形成的球面组成一个视界(仅对于不自转的黑洞,自转的黑洞的情况稍许不同)。光和粒子均无法逃离这个球面。银河中心的超大质量黑洞的史瓦西半径约为780万千米。史瓦西半径不是黑洞实体半径。黑洞的半径不能直接用肉眼看,肉眼看到的是史瓦西半径。
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5、引力半径是如何定义的?它的物理意义是什么?

在爱因斯坦引力场方程的史瓦西解的史瓦西度规中,时-时分量与非角度的空-空分量中都含有(1-2GM/rcc)这一项,当r=2GM/cc时,上述两个度规分量一个变为0,一个变为无穷大,这是史瓦西坐标下的一个表观的奇点(在其他合适的坐标下可以消除这一表观奇点,这与黑洞中心的本性奇点是不同的),这一表观奇点——R=2GM/cc被定义为引力半径,又称史瓦西半径。爱因斯坦引力场方程还有其他更复杂的解,对应更复杂形式的引力半径,但意义与上述史瓦西半径是类似的。其物理意义是——这是时空区域的一个重要的分界面,其外的物体可以进入这个分界面以内,也有办法避免进入其内;其内的物体一定不能再跑出这一分界面,而且不可避免地向中心坠落。引力半径构成的分界面就是视界,这是一个单向膜。http://hi.baidu.com/ynhanxin/blog/item/c2a1540856da49c83ac763eb.htmlmhtml:http://courseware.lzu.edu.cn/upload/2006/gaochongyi/dianzikejian42.mht!dianzikejian42.files/frame.htm
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