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光为什么不能从黑洞中逃脱?
黑洞,引力,质量光为什么不能从黑洞中逃脱?
发布时间:2019-02-08加入收藏来源:互联网点击:
回答于 2019-09-11 08:43:50
不能从黑洞逃逸是物质。
磁场里高速流动的物质转化成金属态氢离子,金属态氢离子的“磁力矩”切割磁力线释放电磁波(光)。
物质不能逃逸,怎么产生金属态氢离子?磁力线不能互相切割,就不会产生电磁波。
回答于 2019-09-11 08:43:50
这个其实非常的简单,并不是黑洞让光变慢了,或者把光吸住了,其实,光只是被困住了。
我们知道,大质量的天体会将周围的时空弯曲,进而产生了万有引力。
这种弯曲对光的传播有什么影响呢。
时空弯曲是个什么概念呢?我们观念上的一条直线,但当时空弯曲时,它就变成了一条曲线,如果有一束光正好在这个弯曲的空间里,它会怎么传播呢?
它不会遵守“两点之间线段最短”的传统认知,而是跟时空一起弯曲。
引力越大,这种时空的弯曲就越严重。光的传播路径在我们“局外人”看来就越趋近于一个圆。如果是一个黑洞,在史瓦西半径之内,它已经把时空扭曲成一个圆环了,光只要进来就只能沿着弯曲的时空,绕黑洞转圈圈。
再往黑洞里走,时空更加弯曲,光实际上都在往黑洞的“肚子”里跑,这也是黑洞之所以“黑”的原因。
下面这个天体周围的圆环叫“爱因斯坦环”。它就是光线传播方向被改变的证据,它是引力透镜的一种表现形式,一个天体改变了光线的传播路径,就像一面透镜,让光汇集,从而让我们看到了一个圆环。
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回答于 2019-09-11 08:43:50
谢谢你的问题!
因为恒星的引力场改变了光线在时空中行驶的路径,使之和如果没有恒星情况下的路径不一样。也就是说恒星的引力改变了光的路径,要是在黑洞这样质量非常大的星体上,光是不可能跑出来的,而是被黑洞的引力吸了回去。
额外了解一下黑洞的定义:根据广义相对论,没有什么东西可以行进的比光还快,这样的话,如果连光都逃逸不出来的话,其他东西更不可能逃逸出来。所有东西都会被引力场拉回去。光和任何东西都不能逃逸的区域,我们称为黑洞。
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回答于 2019-09-11 08:43:50
这个没有为什么,就是黑洞的一种性质。
这说明黑洞的引力场无限大,时空曲率无限大,任何物体都无法逃脱。
引力是质量对时空扰动产生的表象,所谓时空曲率就是质量会导致时空弯曲,任何物体缩进自己质量的史瓦西半径里面,都会成为一个导致时空无限弯曲的质点,这个质点就是奇点。
奇点对时空无限弯曲的作用范围就是在史瓦西半径以内,这个半径是与质量成正比的,计算这个半径的公式为:R=2GM/C^2
式中,R为史瓦西半径值;G为引力常数,一般取值为G=6.67×10^-11N·m^2/kg^2;M为物体质量;C为光速。
任何物质都存在一个质量临界半径,这是广义相对论引力场论的一个解,是1916年卡尔·史瓦西发现并论证出来的。
根据这个公式计算,太阳的史瓦西半径只有约3000米,地球的史瓦西半径只有9毫米。
任何物体被压缩进自己质量的史瓦西半径以内,就会变成一个黑洞。
而这个黑洞中心会有一个奇点,这个奇点的引力在史瓦西半径范围内控制一切,大得任何物质都无法逃脱,包括光。
万有引力定律表述为:引力与物体质量成正比,与物体之间距离平房成反比。
万有引力公式为:F=GMm/r^2
式中,F为万有引力的大小值,G为引力常数,M和m为大小物体质量,r为相互作用物体之间质心的距离。
记住,引力大小与物体之间距离平方成反比,不是物体表面的距离,而是质心之间的距离。
体积越大的恒星,哪怕其质量也很大,但由于其质点到表面已经很远了。
比如已知最大体积的恒星盾牌座uy,质量约太阳10倍,但半径却有太阳的1708倍,体积有太阳的45亿倍,这样它中心那个质点距离表面就有近12亿千米了,引力大小与距离平方成反比,这个引力就衰减得很厉害了。
现在我们来看看天体之间的逃逸速度。
天体表面逃逸速度计算公式为:v=√(2MG/R)
式中,v为逃逸速度,M为天体质量,G为引力常量,R为天体半径或史瓦西半径。
根据公式计算,地球表面的逃逸速度为11.2千米/秒,太阳表面的逃逸速度为617.7千米/秒。
而已知体积最大的恒星盾牌座uy,虽然其质量约太阳的7~10倍,即便按太阳质量10倍计算,其表面逃逸速度也只有约15千米。
但如果太阳变成一个黑洞呢?其史瓦西半径内的逃逸速度会有多大呢?
根据公式计算得出:
v=√【2x(太阳质量1.99891x10^30千克)x(引力常量6.67x10^11N·m^2/kg^2)/(太阳史瓦西半径2952米)】≈30万千米
等于或大于光速。
虽然像太阳这样质量的恒星无法成为黑洞,但史瓦西半径与质量成正比,因此任何黑洞计算出来的结果,在史瓦西半径临界点处逃逸速度都是光速,进入临界点后逃逸速度就必须大于光速。
所以,当任何物体龟缩进自己质量的史瓦西半径里面时,就会变成一个万能吸尘器,把坠入其中的一切化为己有,连光也不例外。
而史瓦西半径就是光速逃逸的一个临界点。
光速是我们世界认知最快的速度,连光速都不能逃脱黑洞史瓦西半径范围,还有什么物质能够逃脱呢?所以黑洞可以吞噬一切。
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