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为什么黑洞是一个球体?(看了星际穿越不太懂)

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online_member 发表于 2018-6-13 19:31:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
看到库帕进入黑洞时黑洞是个凹面,但物理学家说是球体只是光逃离不了黑洞,那么靠近黑洞能否看道“球体黑洞”如果不能,球体是否只是个理论。
online_member 发表于 2018-6-13 19:31:33 | 显示全部楼层
谢邀
题主的观察很仔细,这是一个很好的问题
首先向《星际穿越》、基普·索恩还有导演诺兰致敬,这部电影是一部非常硬的硬科幻,它非常真实的还原了黑洞的视觉效果,其中就包括题主所看到的这一现象。

黑洞是一个将空间和时间扭曲到了极致的星体,我们通常所说的黑洞表面是指黑洞的事件视界,从这一表面向内,光被束缚在了黑洞内,现有物理理论下的任何东西(除了霍金辐射)都不能从视界内逃离。

电影中库伯掉入黑洞时,从远处看黑洞是个球体,越是向下降落,黑洞的表面在他看来就越向上弯曲,直到它头顶只剩一小片天空,最终黑洞表面会在他头顶合并、封闭起来。
为什么黑洞是一个球体?(看了星际穿越不太懂)0 / 作者:ADUPREce / 帖子ID:31279
远处看黑洞,就是一个球体

为什么黑洞是一个球体?(看了星际穿越不太懂)409 / 作者:ADUPREce / 帖子ID:31279
靠近后,黑洞的视界变成了凹面,就是题主所说的那个样子。


为什么黑洞是一个球体?(看了星际穿越不太懂)258 / 作者:ADUPREce / 帖子ID:31279
临近视界的地方,黑洞视界快要完全覆盖掉整个视野,只有进入的那个方向能看见一小片外界的宇宙,而且由于光线的偏转,所看到的是那一小片是整个宇宙的图像。

这是因为在黑洞附近,我们通常所说的经典的空间几何(欧几里得几何)失效了,取而代之的是黎曼几何。这就好比在地球上,以北京、乌鲁木齐、海口三个市做一个三角形,而这个三角形的三条边(各市间的距离)并不遵循三角函数定理,因为他们是在一个球面上,而并不是平面上的三角形,在这里需要引入一个曲率的概念才能继续计算。这就是黎曼几何。

黑洞附近的空间正是由于曲率过大,才会出现电影中这样的效果。

其实还有更极端的,当完全掉入视界以后,我们一般认为黑洞内部只有指向奇点的一个方向,就是说不管你向上下左右前后哪个方向走,最终都会走向奇点。
为什么黑洞是一个球体?(看了星际穿越不太懂)140 / 作者:ADUPREce / 帖子ID:31279
进入黑洞后,由于空间的极度弯曲,已经无法用图来示意了。在那里,只有一个方向,那就是奇点的方向。
最后两幅图画的很不合理,但是用二维的图片实在难以表现空间的弯曲。
online_member 发表于 2018-6-13 19:31:33 | 显示全部楼层
你所说的黑洞是黑洞的一种:对称球状黑洞。
其实黑洞可能还有椭球状的……
题主如果看不明白星际穿越里的黑洞的话,我在这里就不写公式了,尽量用文字解释明白。
当一定质量的物体被压缩(塌缩)到一定范围内,引力就会克服其他阻止物质继续塌缩的作用力,所有的物质都会被压到一个点上。这个临界范围被称之为事件视界。其半径就是黑洞的半径。
这就是经典的球状黑洞,其在数学上的意义就是在闵可夫斯基时空中,爱因斯坦场方程的一个解:史瓦西解。这个就是球状黑洞的数学形式了,在球心处有个点,是发散点,也就是奇点,有无限小的体积。由史瓦西解可知,在事件视界(黑洞半径)的范围内,会发生时空互换,半径变成了时间轴,这个时间轴指向奇点,即所有进入视界的物质都将随着时间单向流逝到奇点。所以黑洞内部是空的,除了奇点。
我们所熟知的黑洞就是以上这种球状黑洞,因为它符合史瓦西解,所以我叫它史瓦西黑洞。
但是,除了这个解,爱因斯坦场方程就没有其它解了吗?
当然有。举个栗子,其中有一个解的物理意义就是椭球状黑洞(克尔-纽曼黑洞),有两个视界,它发散的地方不是奇点,而是奇环。
不过,不管是什么样的黑洞,黑洞至今只是理论推导的产物,并没有严格观测证实黑洞确实存在。我们所观测到的黑洞,只是疑似存在。
觉得自己写的挺通俗易懂的~
手机写的,懒得排版,就酱~
91_avatar_middle
online_member 发表于 2018-6-13 19:31:33 | 显示全部楼层
初中物理水平,正好有一个好的例子所以就回答了。而且相同智商和知识水平的人总是容易互相理解。
首先题主可能被黑洞这个名字误导了,黑洞只是引力很大光都逃不出去而已。如果引力平均的话那么就是球形了。
以上都会废话之后要上干货了,
前段时间看到一个新闻,有科学家研发出一种超黑材料Vantablack(可以自己去搜索一下)这种材料可以吸收百分之九九以上的光,做成面具正面看只会以为是一个洞侧看才能看到轮廓。
看到图片我想题主就能理解了,黑洞就是一个球体,因为不反射光所以看起来像一个洞。
图片是网上找的侵删 为什么黑洞是一个球体?(看了星际穿越不太懂)784 / 作者:eromy / 帖子ID:31279
online_member 发表于 2018-6-13 19:31:33 | 显示全部楼层
这只是一部电影既然是电影,就有许多服务于情节需求的设定,不能严厉用天体物理学来解说。1.是库珀的女儿救了他自己。2.《星际穿越》(Interstellar)是克里斯托弗·诺兰执导的一部原创科幻冒险电影,由马修·麦康纳、安妮·海瑟薇、杰西卡·查斯坦及迈克尔·凯恩主演,根据闻名理论物理学家基普·索恩的黑洞理论经过合理演化之后,参加人物和相关情节改编而成。《星际穿越》首要叙述了一队探险家使用他们针对虫洞的新发现,逾越人类关于太空游览的极限,然后开端在广袤的世界中进行星际飞行的故事。3.库伯:他是一名前NASA宇航员,也是一名工程师。人类文明危在旦夕,每天只是在栽培食物、吃饭喝水中度过,不再进行发明创造,不需求工程师,库伯没有作业可做,没有新创意的诞生。库伯也是一个鳏夫,有两个孩子。有一天,一个空前伟大的冒险机会来敲门,他能重拾愿望回到宇航员的方位,但关于库伯来说,当这个他曾苦楚抛弃的愿望又回来,他却需求支付离开家庭的价值去追逐愿望;而且,他乃至不知道哪天才干完毕冒险回家,就连能不能回来都是个问题。
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