【抢鲜听】一句话记住黑洞到底是个啥

IT科技2019-05-29 20:02:02 5.3万
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精华笔记 

今天我要给你讲一个非常酷炫的概念,黑洞。


很多科幻电影里面都有提到过黑洞的概念,前几年非常火的科幻电影——诺兰的《星际穿越》,里面就讲到了大量关于黑洞的知识,最后男主也是为了救别人主动牺牲自己,跳进黑洞,从而意外地拯救了全世界。


但是你千万不要觉得这是一个非常高深晦涩难懂的概念。黑洞,我用一句话给你概括就是:一个引力大到光都没有办法从上面逃出来的天体。


如何理解黑洞的这一句话定义,这个故事要从我们的物理学家的祖师爷开始说起,祖师爷就是著名的牛顿,他曾经问过这样的一个问题,非常有趣,就是说你在生活当中肯定有这样的经验,从地上捡一块石子然后把它扔出去,根据经验一定是你用的力气越大,或者说石子从你手中飞出去的速度越快,它就可以落在越远的地方。牛顿的问题是:如果我扔这个石子,它的速度达到一定的大小之后,就比方说这个速度极大,石子可以被扔到多远?会不会这个石头它的速度大到一定的程度它就不会掉下来,它可以绕着地球飞一圈,回过来又砸到你自己的后脑勺?或者速度再大一点,会不会它就直接飞出地球飞到太空中去了?这个问题的答案是肯定的,火箭的发明本身就是这个问题的答案。


火箭本质就是一块速度非常大的被扔出去的石头,我们在电影里或者说在科普栏目当中都看到火箭飞到宇宙当中,第一级运载火箭脱落,第二级运载火箭脱落,本质都是在给它加速,让它获得一个非常大的速度。最后被送到太空中的人造卫星,是不用继续加速也可以绕着地球转的,这不就达到了牛顿问的那个问题,一直悬在空中转,但是不掉落地球吗?所以说只要一个物体它的运动速度足够大,在物理上说他如果达到了这个星球的逃逸速度,就是逃出这个星球的速度,它就不会再落到这个星球上,而是要么绕着这个星球转,要么就直接飞到太空中去了,再也不回来了。


现在牛顿的问题解决了,另外一位祖师爷爱因斯坦大神又要登场了!根据爱因斯坦的相对论,它有一个非常重要的结论,就是说宇宙当中最快的速度就是光速!我们知道光的速度大概是30万公里每秒,就是说光可以一秒钟绕地球七圈半。好,光的速度是全宇宙最快的速度,没有任何东西,运动的速度可以超过光速。


再来看看我们刚才关于逃逸速度的这个概念,一个星球,当一个物体的运动速度超过这个星球的逃逸速度的话,它就会飞到太空中去,它本质上其实是在克服星球的引力。


地球的引力放在全宇宙范围来看,你甚至不用放在全宇宙,你放在全太阳系的范围来看,它都属于是比较小的。我可以先告诉你一个数字,当你运动速度超过11.2公里每秒的时候,差不多就可以从地球上逃出去了,但是你如果想从木星上逃离,你需要多大的速度?这个速度差不多是59.5公里每秒。


现在假设我有一个引力特别大的天体,大到什么程度,大到这个星球的逃逸速度比光速还要大。那么理论上就没有任何东西可以从这个天体上逃脱了,这个时候这个天体就变成了一个黑洞。


为什么叫黑洞,这并不是因为它的颜色是黑的,而是连光都没有办法从天体上逃脱,就更加没有办法照射到你的眼睛里,当你的眼睛里没有任何光进来的时候,对你来说就是一片漆黑,所以看上去就是黑色的。


所以说黑洞它的性质是只往里面吞东西,从来不往外吐东西,给人的感觉就是一个深不见底的无底洞,因此它的名字叫做黑洞。


如果以后人类的科技发达了,在星际航行当中它将是一个非常可怕的存在,为什么?因为你根本没有办法发现它。它不会发出任何信号,所有信号都没有办法从这个黑洞里面逃脱被你接收到。这个是非常可怕的,更加可怕的是你如果不小心被黑洞吸进去了,你根本就没有办法向外界求救,为什么?因为你向外界求救的信号总的来说都是电磁波,那么电磁波是以光速运动的,它也无法逃脱黑洞的吸引,根本就没有办法被发射出去,被你的同伴接收到,所以说黑洞它是一个非常危险的存在!


当然了除了非常危险之外,黑洞还有非常多的神奇的性质,比方说在电影《星际穿越》,男主和女主降落到一个离黑洞比较近的行星上去考察上面是不是适合人类生存,然后他们留了一个科学家在空间站当中接应他们。虽然他们只下到这个星球三个小时,回来之后发现已经过了20年,也就是说黑洞的强大的引力可以使时间流逝的速度变慢。关于黑洞还有哪些非常神奇的性质,我会在今后的节目当中给你详细作答,这一集你只要记住黑洞的一句话定义,它是一个引力大到光都没有办法从上面逃出来的天体。


好,那么在最后我来给你留一道思考题:在你之前看过的科幻电影当中,有没有哪部电影是关于黑洞的?哪一部给你的印象最深,为什么?

用户评论(176)
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S_名字不要太长

S_名字不要太长

严老师,我们讨论摆脱星体引力的时候,是不是假设飞行器在做圆周或者类似圆周的运动,当引力不足以提供向心力的时候,飞行器就飞出去了。对于黑洞,即便以光速运动也无法产生足够大的离心力,所以摆脱不了黑洞。然而为何飞行器不能垂直星体向上飞?只要推进力大于星体引力,就能一直向上加速,直至逃脱。甚至,我可以在很远的地方用一根绳子,硬生生把这个飞行器拽出来。请问我的想法错在哪里?

严伯钧

严伯钧 回复 @S_名字不要太长

跟向哪个方向飞没有关系,列出来动能+势能的方程都长一个样,第二宇宙速度计算结果也一样。向上飞无非就是被拉回来的椭圆轨迹无限接近于一条线段。

严伯钧

严伯钧 回复 @S_名字不要太长

哦 拿这种情况第二宇宙速度就不适用了,第二宇宙速度的意思就是后续不能加速。原则上有能量补充的话龟爬也能慢慢爬出去。

S_名字不要太长

S_名字不要太长 回复 @S_名字不要太长

但是飞船本身有动力,能不断向系统中补充能量,并非只有初始状态的(动能+势能)

董董君君

董董君君

黑洞的影视作品——我是希瑞!

严伯钧

严伯钧 回复 @董董君君

小时候看过,都忘记了。为啥跟黑洞有关啊?

大老李的favourite

大老李的favourite

严老师玩快手不

严伯钧

严伯钧 回复 @大老李的favourite

正在摸索。

浅层次物理爱好者

浅层次物理爱好者

不是有吸积盘吗?直接绕走不就行了吗?

Wrysunnyboy

Wrysunnyboy

天体学上说黑洞和白洞是通过虫洞相连,那如果我们进入黑洞会不会在白洞里出来那?还有黑洞是因为行星核聚变消失了导致物质无法支撑而向内塌缩形成的,其中的力如何变化的那?

严伯钧

严伯钧 回复 @Wrysunnyboy

有可能从白洞里出来。第二个问题没看懂,什么力如何变化啊?

Wrysunnyboy

Wrysunnyboy 回复 @Wrysunnyboy

就是天文学上说行星是依靠核聚变产生的能量来克制引力塌缩?

严伯钧

严伯钧 回复 @Wrysunnyboy

恒星,对的。

里仁_am

里仁_am

黑洞一直吸东西很长时间后吸的特别大了会怎样呢?

严伯钧

严伯钧 回复 @里仁_am

可能会爆掉。如果吸到没东西吸了,就会以更快的速度辐射掉。

龍馬精神_rr

龍馬精神_rr

gtg人一l:…·5。。一 555556

13857129dob

13857129dob

严老师,先听的六级物理课,现在听硬派科普秀觉得好像硬派科普秀好像没有六级物理课讲得清楚。我想问这一集里的黑洞是指经典黑洞还是相对论黑洞?“引力大到连光都逃不出来”应该是经典黑洞,但经典黑洞不是不存在吗?(因为所谓连光都逃不出来是用第二宇宙速度算的,而这种情况下事实上在一定范围内是可以有光进入眼睛的)

严伯钧

严伯钧 回复 @13857129dob

对 因为相对论黑洞需要的背景知识比较多,这集抢先听介绍的只是经典黑洞。科普秀和六极物理两个节目定位不一样,所以讲法上有一定的区别。

13857129dob

13857129dob 回复 @13857129dob

谢谢严老师

听友220553507

听友220553507

黑洞里边什么样!

严伯钧

严伯钧 回复 @听友220553507

其实我也很想知道。

qear

qear

那请问如果掉到黑洞里,那么会看到黑洞中的奇点吗?

严伯钧

严伯钧 回复 @qear

黑洞里能看到啥现在说不好,猜测应该是在黑洞内部向里的方向啥也看不到,向外看能看到宇宙射线射进来。

qear

qear 回复 @qear

谢谢,严老师!

雨落脚下

雨落脚下

如果一个黑洞和另一个黑洞相遇,会出现什么情况?黑洞里还会有黑洞吗?黑洞怎么产生的?有大黑洞,小黑洞吗?

严伯钧

严伯钧 回复 @雨落脚下

会融合成一个更大的黑洞。

龍馬精神_rr

龍馬精神_rr 回复 @雨落脚下

开张断……·

1387005igrb

1387005igrb

我记得是中子星的质量大于几百个太阳质量的星体,坍塌后会变成黑洞。人马座星系的中心就是一个超级黑洞,整个星系围绕着它运转

严伯钧

严伯钧 回复 @1387005igrb

不需要那么大,临界值大概在十几个太阳质量左右。

15039183xkv

15039183xkv

光没有质量,黑洞是怎么吸引光的呢?

严伯钧

严伯钧 回复 @15039183xkv

光有动质量,理论上静质量为0。但其实从希格斯理论的角度来看,是因为它不与希格斯场发生相互作用,所以必然没有质量且以光速运动,质量并不是一个固有属性,而是在希格斯场的作用下产生的,《六极物理》里有详细介绍。

听友200738375

听友200738375

为什么逃逸木星的速度比第三宇宙速度还大呢?

严伯钧

严伯钧 回复 @听友200738375

第三宇宙速度是从地球起飞计算的,由于地球本身有公转速度,并且离太阳有一定距离,所以逃出去比较容易。木星的逃逸速度是从木星表面开始算的,木星的引力影响很大。还有一个原因就是第二和第三宇宙速度之间没有必然联系,第二宇宙速度其实是一个理想条件下的速度,要想逃逸到无限远理论上还得考虑太阳的影响。

听友200738375

听友200738375 回复 @听友200738375

感谢严老师

罗洛_朗读者

罗洛_朗读者

一只在抖音注意你

严伯钧

严伯钧 回复 @罗洛_朗读者

欢迎来玩,两边都在更新。

严伯钧

严伯钧 回复 @罗洛_朗读者

就叫严伯钧

云烟淼

云烟淼 回复 @罗洛_朗读者

主播抖音号是多少?

1819025bwia

1819025bwia

其实,宇宙有一个比光速更快的东西,那就是宇宙。

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