你的位置:首页 > 天文航天

[天文航天]黑洞也是由分子组成的?黑洞分子物理学家

黑洞也是由分子组成的?|黑洞|分子|物理学家_新浪科技_新浪网

他们认为,就好像我们的房间里充满了空气分子一样,黑洞的内部也充满了一种“黑洞分子”——这些黑洞分子理所当然地给出了黑洞在统计物理意义上的微观...

黑洞的秘密:天体物理学家感兴趣的6个问题,比如黑洞会发光吗?

就连已故的物理学家斯蒂芬·霍金也是这一惊人现象的主要研究人员之一,他曾经也在...不。在黑洞里,没有任何东西可以发光,因为它只是由扭曲的时间和空间组成的。在电...

人类认识黑洞的历史:爱因斯坦最纠结_凤凰网科技

事件视界望远镜是由分布在四大洲的10个射电望远镜组成的一个巨大网络,它们...目前,天体物理学家认为,所有大星系的中心都“潜伏”着超大质量黑洞。有关...

霍金预言是真的吗?人被黑洞吞噬后竟不会消失 - 奇事奇物

据消息得知,人被 黑洞 吞噬之后,将会被 黑洞 撕裂,变成物质甚至是分子储存在 黑洞 中。近日,注明物理学家霍金提出了不同的看法,他认为,即使人类落...

黑洞里面是什么?掉进黑洞会死吗?

由于高密度而产生的力量,使得黑洞任何靠近它的物体都会被它吸进去。人们无法直接观察到它,物理学家也只能对它内部结构提出各种猜想。就像是一栋楼大厦...

黑洞无休止的吸收能量之谜_物理学家_求学网

黑洞也是如此,它必须在吸收角动量的同时释放出同等的能量。两种方式助黑洞释放分子之间相互碰撞的巨大摩擦力是黑洞释放角动量的方法。不过有天文物理学家怀疑这并不是...

物理学家介绍_百度知道

2个回答 - 回答时间: 2017年9月29日 - 121人觉得有用

  物理学家介绍——霍金   1942年1月8日,霍金出生于英国牛津。这一天正是伟大的物理学家、天文学家伽利略300年前阖然长逝的日子。伽利略是最先...更多关于黑洞也是由分子组成的?黑洞分子物理学家的问题gt;gt;

黑洞防火墙混淆理论物理学家

但是,物理学中另一个着名的悖论也出现了第二个纠缠,一个与信息是否在黑洞中...由Susskind领导的物理学家宣称,只要爱丽丝和鲍勃不可能分享他们各自的信息,这两个...

黑洞怎么会有照片?物理学家李淼:拍的不是黑洞样子,而是..._四川在线

照片发布前,国内著名物理学家、中山大学天文与空间科学研究院院长李淼在奔赴专题节目直播的间隙,接受了记者专访。 “常识并没有问题,光是逃不出黑洞的...

恒星行星是由原子构成的,中子星是由中子组成的,那黑洞是由什么...

他们认为,就好像我们的房间里充满了空气分子一样,黑洞的内部也充满了一种“黑洞分子”——这些黑洞分子理所当然地给出了黑洞在统计物理意义上的微观状...

两个黑洞的爱情故事,物理学家:结局最后1秒有点尴尬

物理学家欧文指出:“这其实是两种截然不同的‘时空海洋’,一个风平浪静,一个波涛汹涌。” 因此在物理学家模拟黑洞运行的同时,天文学家也在观察夜空,试图找到...

黑洞能通往另一个世界吗?关于黑洞不能不说的秘密_新..._中国青年网

由于人们无法直接观察到黑洞,物理学家只能对它内部结构提出各种猜想。天体物理学家认为,黑洞中并不是空空如也,而是充满了大量的物质,不管物质的来源如何...

雅各布·贝肯斯坦和四十年的黑洞传奇| 果壳 科技有意思

雅各布·贝肯斯坦和四十年的黑洞传奇 魏郎尔 据《科学美国人》报道,以色列物理学家雅各布·贝肯斯坦(Jacob Bekenstein)于2015年8月17日逝世,享年68岁...

物理学家在实验室里制造出“黑洞”,明霍金辐射确实存在

声子是构成声波的非常小的能量包。 存活于一个黑洞 大约42年前,著名的理论物理学家史蒂芬·霍金 (Stephen Hawking) 提出,不是所有与黑洞接触过的东西都会屈服于其...

什么是数学黑洞?关于数学的黑洞 - 爱问知识人

数学黑洞 你听说过黑洞吗?1939年,美国物理学家奥本...拿由1、4、6、7这四个数字组成的任意四位数来说...问: 黑洞的里面是什么东西?黑洞里面是什么? 答: ...

最先推测黑洞存在温度的物理学家是()._考试资料网

物理综合练习 高分子物理 有机波谱分析 核反应堆物理分析 飞机结构力学 原子物理...最先推测黑洞存在温度的物理学家是().A. 霍金 B. 彭若斯 C. 贝肯...

黑洞也是由分子组成的?_手机新浪网

统计物理学家玻尔兹曼的话说:“如果一个物体能被加热,则它一定有微观结构...黑洞内部充满了大量黑洞分子,它们给出了黑洞的熵;同时,这些黑洞分子也导致...

黑洞也是由分子组成的?_IT新闻_博客园

黑洞内部充满了大量黑洞分子,它们给出了黑洞的熵;同时,这些黑洞分子也导致了一种新的物理现象,这就是所谓的“黑洞相变”。 早在2009 年,物理学家 Kast...

黑洞也是由分子组成的? | Plum Wine Blog - 青梅酒博客

黑洞内部充满了大量黑洞分子,它们给出了黑洞的熵;同时,这些黑洞分子也导致了一种新的物理现象,这就是所谓的“黑洞相变”。 早在2009 年,物理学家 Kast...特价阳江海陵岛游北京跟团游与自由行国庆北京游价格深圳到北京六日游去清远黄腾峡漂流游要多少钱清远黄腾峡漂流特价旅游团报价梅里雪山六日游 梅里雪山六日游 梅里雪山六日游 梅里雪山六日游 梅里雪山六日游 梅里雪山六日游 梅里雪山旅游费用 梅里雪山旅游费用 梅里雪山旅游费用 梅里雪山旅游费用 梅里雪山旅游费用 梅里雪山旅游费用 梅里雪山旅游行程 梅里雪山旅游行程 梅里雪山旅游行程 梅里雪山旅游行程 梅里雪山旅游行程 梅里雪山旅游行程 梅里雪山怎么玩 梅里雪山怎么玩 梅里雪山怎么玩 梅里雪山怎么玩 梅里雪山怎么玩 梅里雪山怎么玩

  来源:环球科学

  作为宇宙中最神秘的天体,黑洞一般被认为是一种扭曲的时空结构:所有质量集中于奇点,而不存在物质结构。但是,两位中国科学家提出了全然不同的黑洞观。兰州大学的魏少文、刘玉孝两位教授与加拿大滑铁卢大学的合作者在两篇发表于《物理评论快报》[1]、[2]的论文中,建立了全新的物理观念:黑洞也是由分子组成的。

  黑洞的内部结构

  日常生活中,我们见到的所有物体都是由物质结构组成的,比如珍珠奶茶是由珍珠和奶茶组成的,白酒是由水分子与乙醇分子组成的。

  那么,问题来了,黑洞是由什么组成的?

  传统的广义相对论认为,黑洞内部是没有物质结构的。换句话说,黑洞的内部除了奇点之外,其余部分都是真空的,黑洞的质量集中在奇点之上。这种观念已经统治了物理学几十年,试图去改变这个观念的物理学家都会遇见各种各样的理论困难。

  但是另一方面,黑洞的表面是存在“黑洞熵”的。早在20世纪70年代,贝肯斯坦与霍金就已经证明[3]、[4],黑洞表面的熵正比于黑洞的表面积,而不是正比于黑洞内部的体积。这是一个伟大的进展,因为在之前的传统物理学中,熵都是正比于体积的。

  在玻尔兹曼著名的熵公式S = K · lnW中,熵正比于微观状态数(W)的对数。但是,黑洞熵对应的微观状态数W到底是怎么来呢?此前一直没有答案。

  另一方面,黑洞如果有内部构成,那么其内部也会有一个熵。这个熵是否与表面的熵一致,也是物理学上一个前沿的问题。

  魏少文和刘玉孝则相信黑洞的内部是有组成的。他们认为,就好像我们的房间里充满了空气分子一样,黑洞的内部也充满了一种“黑洞分子”——这些黑洞分子理所当然地给出了黑洞在统计物理意义上的微观状态数,因此也可以计算出黑洞熵。他们认为,这个内部的熵等价于黑洞表面的“贝肯斯坦-霍金熵”。

  但是,一个更基础的问题是——为什么会存在黑洞分子?刘玉孝在接受《环球科学》采访时引用著名的统计物理学家玻尔兹曼的话说:“如果一个物体能被加热,则它一定有微观结构。”

  是的,霍金早已经证明,黑洞是有温度的,所以黑洞可以被加热。当一个黑洞的质量减小时,它的温度会升高。因此,如果玻尔兹曼的理论适用于黑洞,那么,黑洞应该是有微观结构的——这个微观结构,就是“黑洞分子”。

  黑洞分子有多大?

  那么,组成黑洞的这些分子有多大呢?如果记黑洞的半径为rh,记普朗克长度为lp,那么,可以计算出黑洞的分子大小为:

  黑洞内部充满了大量黑洞分子,它们给出了黑洞的熵;同时,这些黑洞分子也导致了一种新的物理现象,这就是所谓的“黑洞相变”。

  早在2009年,物理学家Kastor、Ray以及Traschen在《经典与量子引力》[5]杂志上发表论文,通过微分几何学的方法论证,在反德西特时空(一个具有最大对称性的时空,其宇宙学常数是一个负数)中,要保持黑洞的热力学定律继续成立,那么应该把宇宙学常数看成是黑洞的压强。

  他们建立了在反德西特时空中,黑洞内分子气体压强与宇宙学常数的对应关系:

  在这个正比关系中,宇宙学常数是一个负数,而压强是一个正数。

  我们知道,对于一种气体,其压强是可变的。那么宇宙学常数如果对应于压强,它也是可变的吗?答案是肯定的。在一些“更基础”的理论中,物理常数都不是真正的常数,例如精细结构常数。宇宙学常数的物理本质是真空的量子能量平均值,这当然也不是一个真正的常数。

  两个方程的对应

  到了2012年,物理学家Kubiznak与 Mann在《高能物理杂志》[6]上发表论文指出,对于反德西特时空中的黑洞,其压强P与黑洞温度T以及黑洞的半径rh之间,存在一个进一步的关系:

  魏少文、刘玉孝注意到,上述方程与大学物理中的范德瓦尔斯气体状态方程是类似的(两个方程在数学上虽然不是严格相等,但差距很小)。

  范德瓦尔斯方程是这样的:

  如果将范德瓦尔斯气体状态方程中表示气体分子大小的常数b设置为0,那么两个方程是精确等价的。

  众所周知,范德瓦尔斯方程描述的是气体到液体的相变过程。于是,魏少文和刘玉孝猜测,黑洞也会发生相变。在2015年的研究中,他们提出了黑洞微观“分子”假说,认为黑洞内部其实也是一个流体,这些黑洞分子组成的流体可以给出黑洞的微观结构。这个假说看起来很像100多年前玻尔兹曼提出的原子假说——虽然在当时的实验上观测不到原子,但玻尔兹曼笃信原子存在。

 图片来源:Maciej Rebisz for Quanta Magazine 图片来源:Maciej Rebisz for Quanta Magazine

  相信未来

  如果把黑洞看成是由黑洞分子组成的,姑且不论这些黑洞分子到底是什么,但它们的集体行为可以与流体相比较。也就是说,这些“黑洞分子”就好像是“流体”那样存在于黑洞的内部。当黑洞处于特定的温度时,如果给定这些黑洞分子的压强(宇宙学常数),那么,这个黑洞可以出现相变。这种相变被称为“大黑洞”与“小黑洞”的相变,即黑洞的大小可以发生突变。例如,一个大黑洞的体积可以突然缩小一半,变成小黑洞。

  所谓的大黑洞与小黑洞,它们的质量是不一样的。正如中子星与黑洞之间存在一个临界质量——大于3倍太阳质量的中子星一定是黑洞,大黑洞与小黑洞之间也有一个质量的分界线,这个分界线与宇宙学常数的大小有关,也与黑洞本身的温度有关。

  不过需要指出的是,这个对应关系只适用于反德西特时空中的黑洞,那个时空中有着负的宇宙学常数。而在我们所处的时空中,天文观测告诉我们,宇宙学常数应该是非负的。因此,这个关系并不能直接套用到这个宇宙中的黑洞上。我们空间中的黑洞内部是怎样的,目前还难以计算。

  也许,黑洞真的是有微观结构的,虽然现在我们还不知道组成黑洞的分子到底是什么,也不知道一般时空中的黑洞如何进行类似的研究。但黑洞也是由分子组成的猜想,终有一天会被证实或者证伪,让我们相信未来的眼睛。