慕课《从爱因斯坦到霍金的宇宙》试题答案_小飞飞_新浪博客
慕课《从爱因斯坦到霍金的宇宙》试题答案
赵峥教授的公开课《从爱因斯坦到霍金的宇宙》，主要内容是物理学史，重点是相对论，天文部分很多，以及乱入了文明的发展。作业是自己做的以及全部皆为手打。不得不说第一部分的最后几章，以及霍金与黑洞那里错过可惜了，其余看选择吧，这是个人这一学期唯一感兴趣的内容了。本文分章节。将全部放上。我同时放了一份在我的豆瓣
爱因斯坦头脑最清晰的时候是在什么时候？
提出了浮力定理、杠杆原理、重心概念的人是谁？
最早用到物理学这个词的人物是？
亚里士多德
提出惯性定律、相对性原理、自由落体定律的科学家是谁？
下列选项中属于伽利略的成就的是？
以上都是（重述惯性定律、用科学的语言阐述了相对性原理、自由落体定律）
物理这个词最早是公元300多年前，哪位科学家首次使用？
亚里士多德
提出杠杆原理的学者是？
格物穷理是我国哪位物理学家提出？
首先进入封建社会的国家是
微粒说的提出者是
双缝的干涉实验完成者是
希腊三哲不包括
阿基米德（包括苏格拉底、柏拉图和亚里士多德）
杨发现了散光的原因，转而研究光学，完成了双缝干涉实验，认识到光是波动，并提出了什么？
三原色原理
第一个完成双缝干涉实验的人是
最早提出地心说的人是
亚里士多德
最早用到物理学这个词的人物是
亚里士多德
牛顿的贡献有
以上都是（力学三定律 万有引力定律
光的微粒说）
下列不是电磁学说时期的科学家的是
原子论的提出这是
德谟克利特
热力学第三定律的发现者是
下列不是热力学第一定律发现者的是
卡诺（发现者赫姆霍兹 焦耳 迈尔）
量子物理学的开创者是
克劳修斯、开尔文发现了什么，从而认为热永远都只能从热处转到冷处？
热力学第二定律
热力学第一定律的发现者是
以上都是（赫姆霍兹 焦耳 麦尔）
第一个看出爱因斯坦聪明的人是
第一个发现并表述了能量守恒定律的人是
爱因斯坦在哪一年发表了5篇具有划时代的论文
量子论的提出者是
吾爱吾师，吾更爱真理是谁说的
亚里士多德
爱因斯坦对哪一所中学评价很高
阿劳州立中学
迈克尔逊做迈克尔逊试验想要测量以太相对于地球的什么？
爱因斯坦的国籍是
美国和瑞士的双重国籍
爱因斯坦的丰收年是
杨发现了散光的原因，转而研究光学，完成了双缝干涉实验，认识到光是波动的，并提出什么？
三原色原理
爱因斯坦发表相对论时的国籍是
1993年爱因斯坦离开德国去往哪个国家
哪位女子以前曾帮爱因斯坦他抄笔记？
爱因斯坦的第几个儿子获得了精神病
阐述绝对零度内容的定理是
热力学第三定律
力学三定律的提出这是
狭义相对论是哪部著作创立的
《论动体的电动力学》
关于质能方程说法错误的是
运动的物体的质量不变
相对论这个名称是哪位科学家起名的
洛仑兹变换这个名称是哪位科学家起名的
爱因斯坦在哪里的学校补习
镭是从下列哪种物质中提炼出来的
最早提出元素周期律的人是
1905年，爱因斯坦的学术贡献有
以上都是（分子大小的新测定方法 布朗运动的一些检视
论动体的电动力学）
爱因斯坦有几次婚姻
下列哪位人物较早提出以太是不存在的观点
恩斯特-马赫
爱因斯坦何时获得第一个诺贝尔
建立矩阵力学体系的是
以上三人（海森堡 波恩 约丹）
下列对迈克尔逊实验说法错误的是
光垂直方向往返的时间为2v/c2-v2
爱因斯坦相对论的启发源于
斐索实验与光行差的矛盾
相对论的结论有
以上都是（同时是相对的 尺缩效应
动钟变慢）
对元素周期律贡献最大的人是
数学史上的作图难题有
以上都是（用直尺和圆规三等分一个角
用直尺和圆规画一个正方形使它和一个已知圆的面积相等
用直尺和圆规画一个立方体使他的体积是一个已知立方体体积的两倍）
首先提出光速不变原理的人是
首先提出绝对空间的人是
波恩，索末菲和波尔都是研究量子论的专家
波恩是概率波动力学的创始人
Δ函数是数学上的广义函数
解决化圆为方问题的人是
爱因斯坦哪一年开始进入大学工作
丁肇中获得诺贝尔奖是因为其发现了下列哪类粒子
捷普赛粒子
万有引力常数不是常数的问题是哪位科学家提出来的
德布罗意构建了物质波的公式，他认为，既然波是粒子，那么物质粒子也应当是波，这就是？
德布罗意波
中国核科学的奠基人是
格物致知来源于《礼记
中庸》，格的意思是感通，而格物穷理是朱熹提出来的
相对论是关于时空和引力的基本理论
爱因斯坦重要的科学发现和创新都是老年时期做的。
亚里士多德是柏拉图最优秀的学生，他认为看的的东西不是真实的，真正真是的东西是看不到的
苏格拉底、柏拉图和亚里士多德被称为“希腊三贤”
探究式的学习方式由西方传播而来
浮力定律是阿基米德提出的
斜面实验球的加速度与球的材质有关
惯性定律是伽利略本人首先提出的
惯性定律的最早提出这是古希腊的德谟克利特
卡诺从热质说证出了卡诺定律
自由落体实验是牛顿在比萨斜塔做的
铁球和木球放在斜面上向下运动的加速度是不同的
爱因斯坦的著作中《布朗运动的一些检视》是有关狭义相对论的阐述
托马斯 杨提出了颜色的三原色原理
爱因斯坦的博士论文是《论动体的电动力学》
爱因斯坦诞生于德国慕尼黑，但他的中学是在瑞士阿劳中学上的
爱因斯坦喜欢德国
一切热机的工作效率与工作物质无关
爱因斯坦在苏黎世工业大学教书的时候，讲课风趣生动，非常受学生的欢迎
热力学第二定律的发现者是卡诺和克劳修斯
1905年爱因斯坦发表了5篇论文
焦耳有专门学过物理
一切不可逆热机的工作效率可以大于可逆热机的效率
爱因斯坦的光速不变原理是真空中的光速对任何观察者来说都是相同的
自由落体实验是伽利略在比萨斜塔做出的
普朗克对地球相对于以太的速度进行了测量
在相同高温热源和相同低温热源之间的一切不可逆热机，其效率都相等
相对论的核心公式是洛仑兹变换
天才的人往往容易得精神病
从伽利略变换可以推出洛仑兹收缩
洛仑兹变换最初用来调和19世纪建立起来的经典电动力学同牛顿力学之间的矛盾，后来成为狭义相对论中的基本方程组
爱因斯坦的光量子说与普朗克的量子说的观点是一致的
天然放射现象是贝克勒尔和居里夫妇发现的
门捷列夫获得过诺贝尔奖
爱因斯坦认为尺寸收缩是相对的
天然放射现象是贝克勒尔和居里夫妇共同发现的，没有贝克勒尔，居里夫妇不可能最终发现镭
洛仑兹变换后来成为狭义相对论的基本方程组
元素周期律最早是门捷列夫发现的
爱因斯坦很熟悉迈克尔逊实验
二战时期，由于爱因斯坦是犹太人被迫去了美国
莫瓦桑从石墨中烧出了金刚石
爱因斯坦的第一任妻子是米列娃
规范场是外尔提出来的
希尔伯特是世界上最杰出的数学家之一
沃森是DNA双螺旋结构的发现者
可以用直尺和圆规三等分一个角
三等分一个角、化圆为芳、立方倍积三个数学作图问题，除了化圆为方是不可能的，其余两个都是可以成立的
格丁根大学出现很多物理和数学家，如高斯，外尔和泡利
量子力学是在旧量子论的基础上发展起来的。旧量子论包括普朗克的量子假说、爱因斯坦的光量子理论和玻尔的原子理论
EQR佯谬的提出者不包括
矩阵力学的创始人不包括
爱因斯坦的质能关系的公式是
普朗克常数记为h，是一个物理常数，用来描述哪方面的大小
杨振宁认为20世纪最伟大的物理学家不包括
39岁的薛定谔研究出波动方程的时间是
薛定谔在1943年在爱尔兰柏林的三一学院做了一次演讲，从物理学的角度提出了3个观点，下列不属于的是
时间有起源
波恩是哪一年提出的几率解释
薛定谔多大年龄的时候得出波动方程的
1926年，波恩提出
创建物质波公式的人是
发现正电子的物理学家是
飞利浦 安德逊
发现反西格玛负超子的人是
1995欧洲核子研究中心，造出了几个反氢的原子
关于熵说法错误的是
束缚能是底熵的
相对论的电子质量公式是谁首先给出的
薛定谔对生命科学的贡献有
以上都是（生命来自负熵 遗传密码
基因突变是以量子跃迁为物理基础的）
德布罗意的老师是
林德曼解决的著名数学作图难题是
用直尺和圆规画一个正方形
反物质是塞林格在哪一年发现的
发现正电子的人是安德逊
1995欧洲核子研究中心制造出了9个反氢的原子，其寿命是
3亿分之4秒
全世界第一所自由学习自由研讨的大学是
格丁根大学
下列不是出自格丁根大学的物理学家是
被美国成为原子弹之父的是
在拉普拉斯的专著《天体力学》的第一版和第二版的序言里，都谈到了什么？
我们肉眼看到的除太阳以外最亮的一颗恒星是
视亮度也就是我们看到的星的亮度和两个因素有关
一颗星的真实亮度和它的距离
《宇宙体系论》和《天体力学》的作者是
第一个原子弹的设计者是
下列哪一项是暗星出现的条件
天狼星的伴星是一颗
离我们比较近的恒星有
以上都是（南二门，三合星，c星）
下列关于超新星爆发过程说法错误的是
〈1.4M会塌缩，0.1秒内升温达50亿度
太阳形成的最后结局是
下列哪种说法是对的
以上说法都对（中子星就像一个大汤姆孙电子 中子星的表面没有山峰
中子星表面的温度有1000万度）
产生暗星的条件是
公元1054年，金牛星座超新星爆发，持续23天白日可以看到，在几年的时间内晚上可以看到
中子的发现者不包括
下列哪个是对事件视界的解释
以上说法都是（法矢量的长度为零 法矢量倒在了球面上，与一个切矢量重合
视界以内的任何物体和信号均不能跑出视界）
在恒星的演化过程中，红巨星会变成
下列哪种说法是正确的
以上说法都正确（太阳要形成黑洞的话引力半径是3公里
地球要形成黑洞的话引力半径是1厘米
月亮要形成黑洞的话引力半径是0.1毫米）
涨潮落潮的主要作用是
下列恒星的半径最小的是
带点的黑洞奇点r=
关于Kerr黑洞说法错误的事
奇环r=0且θ=π/2
银河系当中的白矮星占恒星的比重为
不断地往外喷东西，而什么东西都进不去的是
白矮星的最后结局是
下列关于黑洞说法错误的是
R=0处是黑洞的球心
一个旋转的黑洞的边界是
最早的超新星记录是
公元1504年
彭若斯写的一本书是
下列关于米纳斯超辐射说法错误的是
入射波大于出射波
银河系里头，每100年大概爆发多少颗超新星
主序星的能量烧完以后，就会变成
奇性定理说法错误的是
认为时间有开始，没有终结
最早提出激光的原理的人是
何时证明出黑洞的面积是熵的
下列霍金辐射理论表述正确的是
以上都是（黑洞有热辐射 黑洞的温度是真温度
黑洞的面积是熵）
黑洞的奇环的下半部分是
黑洞的温度和它的质量成什么
霍金的主要成就有
以上都是（奇性定理 面积定理 霍金定理）
下列关于带电的黑洞，说法正确的是
以上说法都对（有两个视界
奇点r=0&单向膜区在两个视界之间）
黑洞的转动角动量a
以上说法都正确（a→回到史瓦西黑洞
a→M形成极端黑洞
&M形成裸奇环，其附近存在闭合类时线）
霍金提出了几条黑洞力学定律
下列不是霍金主要成就的是
黑洞的质量与温度的关系
下列关于黑洞热辐射的说法错误的是
信息的丢失意味着黑洞的量子混合态全部变成纯态
M.Parikh和F.Wilczek的重要工作是
以上都是（黑洞辐射不是严格黑体谱 辐射谱必须修正，修正保证了量子引力的幺正性
没有信息丢失）
黑洞热辐射将导致
A、B和C都是（熵大量增加
轻子数、重子数等守恒定律破缺量子引力不具有幺正性）
黑洞里面全是
超新星爆发的结果是形成
中子星和黑洞
对单向膜区的说法哪个不正确
r=0是球心，并且是时间的终点
安陆效应何时提出的
黑洞的表面积可能是熵这个猜想是哪国人提出的
电磁作用力比万有引力作用强约多少倍
10的37次方
发现哈勃定理的时间是
霍金辐射破坏了下列哪一项守恒
以上都是（重子数守恒 轻子数守恒
信息守恒）
何时提出信息不守恒
宇宙蛋的模型是谁提出的
勒梅特神父
霍金面积定理认为，黑洞随着时间而怎样？
爱因斯坦对原子对光的作用方式是
以上都是（吸收 自发辐射激发辐射）
我们可观测的宇宙有多大
大于宇宙寿命乘以光速
本章第二部分讲的是
膨胀的宇宙和关于大爆炸的一些错误观念
下列关于黑洞力学定律的说法错误的是
下列关于虫洞的说法错误的是
最早研究虫洞的是霍金
信息疑难与霍金打赌是哪一年出现的
宇宙中亮星所占的比例是
暗能量占宇宙物质中
首次提出虫洞这一名称的时间是
反对宇宙大爆炸模型的人是
下列对未来宇宙发展的判断依据描述正确的是
以上都对（字母太难打）
以下关于大爆炸的理论，说法正确的是
膨胀没有中心
奥本海默极限是几个太阳质量
关于大爆炸说法错误的是
膨胀的物质是有边界的
哈勃距离是哈勃常数的
最早提出黑洞表面积可能是熵的是
和霍金一起创立了现代宇宙论的数学结构理论的人是
考虑时间有方向的定律是
热力学第二定律
下列关于宇宙膨胀说法正确的事
以上都对（现阶段宇宙膨胀是加速 暗物质使膨胀减速
暗能量使膨胀加速）
撑开1厘米的虫洞需要多少负能物质
地球质量的负能物质
撑开1千米的虫洞需要多少负能物质
太阳质量的负能物质
下列说法错误的是
史瓦西黑洞是黑洞的激发态
首次提出黑洞这一名称的人是
米纳斯与惠勒
最早对虫洞进行研究的科学家是
下列不是暗物质的是
在真空中做匀加速直线运动的观测者处于热域中是下列哪位人物提出的
太阳系有几个恒星
以下理论考虑时空弯曲的是
广义相对论
霍金何时证明面积定理的
证明黑洞有热辐射的人是
第一个提出信息不守恒的人是
关于虫洞的种类说法错误的事
欧几里得虫洞也是不可通过的时空隧道
超辐射的提出者是
物质波是概率波，指空间中某点某时刻可能出现的几率其中概率的大小受波动规律的支配
霍金的面积定理认为一个黑洞不能分裂为两个，但是两个黑洞可以合成一个
可观测宇宙大于宇宙寿命乘以光速
通常所说的暗物质是指热暗物质，占30%左右，大概也就是29%，这种暗物质可以产生万有引力
所有的宇宙在膨胀，所有的物质也在膨胀，因此，星系之间的距离也在拉开
去除某些特殊情况下，黑洞与外界的热平衡是不稳定热平衡
河外星系的退行速度可以超过光速
侯德榜的侯氏制碱法制造的是苏尔维，即后来俗称的苏打
1995年欧洲核子研究中心造出了9个反氢原子
狄拉克提出了真空是能量最低的状态
光从一点传到另一点走光程最短的路径
爱因斯坦相信几率理论
遗传密码存在于非周期的有机大分子中
量子力学认为电子所具有的能量若小于一定高度的势垒，电子是无法越过势垒的
加尔各答有一个地方叫黑洞
拉普拉斯之后，再次提到暗星的时美国物理学家奥本海默，1939年，他在研究中子星的时候，再次语言了暗星的存在
《每月之星》是作者陶宏在北平停战之日，在北大红楼把这本书写完的
超级红巨星经超星新爆发变成中子星和黑矮星
第一颗被发现的白矮星不是理论上先预言的，而是天文观测发现的
弹指一挥间是7.2秒
钱德拉塞卡的质量上限满足泡利不相容原理
黑洞最早被提出来是在公元前300年
中子星是通过超新星爆发形成的
地球其实是超新星爆发的产物，很多物质都是超新星爆发带来的
白矮星灭尽之后就变成黑矮星，黑矮星就是钻石星
赫罗图上在主星序上的星成为红巨星
最早的超新星爆发是在公元1054年，金牛星座的位置
白矮星是有主序星演化来的
双缝干涉实验证实了光是波
白矮星温度逐渐冷却后，变成黑矮星
中子星可以看作一个均匀带正电的球体
1967年，天文学家休伊士和他的学生贝尔在剑桥大学卡文迪许实验室发现了脉冲星，后来被称为白矮星
宇宙中已经有黑矮星的存在
黑洞失去了M、J、Q之外的全部信息
提出白矮星是有质量上限的科学家是
钱德拉塞卡
黑洞的边界是类光超弯面，或者叫事件视界
白洞和黑洞都是一个一个的单向膜，单向性是朝外的
目前已经发现黑矮星的存在了
彭若斯过程是：在特定条件下，能量较低的粒子穿入能层后，可以提取黑洞的能量，使能层变薄
任何东西都会掉进黑洞里，停止在黑洞中
黑洞是任何东西都会掉进去，什么东西都出不来的
目前科学可以确定白洞在现实中是不存在的
一个旋转的黑洞，结构是比较复杂的。它有一个能层，还有一个外视界
中子星可以看作周期表中的稳定岛
1731年美国的一个医生发现了蟹状星云
霍金是在世的最伟大的科学家
广义相对论告诉我们有黑洞
霍金的奇性定理认为时间有开始和终结
一个黑洞可以分裂成两个小黑洞
黑洞的热容量是正的，但是比热是负的
黑洞越大温度越高
黑洞的比热是正的
霍金有三大贡献，分别是奇性定理、霍金面积定理、爱因斯坦辐射
彭若斯过程是黑洞能量减少的过程
火箭进入黑洞的能层后便无法逃脱
黑洞的表面积只能增大不能减小
黑洞与外部的温差，必将导致热流，这是一个不可逆过程，必将导致熵增加
黑洞的表面积只能随时间增大，不能减小
太阳的直径是半光年
现在我们谈的宇宙是时间、空间和物质的一个总称
爱因斯坦认为，广义相对论不该应用于院子现象的研究，而该应用于对宇宙的研究
超过2个太阳质量的中子星进一步塌缩，当它塌缩进引力半径时，就形成黑洞
1a型超新星是变星的子分类，有红巨星产生剧烈爆炸的激变变星
目前科学家还无法对白洞进行研究，主要兴趣还集中在黑洞
宇宙的三维空间是无边的
如果没有广义相对论，现代宇宙学就不能正确描述
霍金认为闭合类时线将导致真空极化能量发散，破坏闭合类时线
暗物质对光是透明的，产生万有引力
宇宙学红移是多普勒效应
现代宇宙学对宇宙有两种看法，一种是有限无边的宇宙，一种是无限无边的宇宙
我们可以看到退行速度超过光速的星系
超新星的观测表明，暗物质使膨胀加速
奇性定理认为在宇宙膨胀的开端，时空被高速地畸变，并且具有很小的曲率半径。奇性定理认为时间有开始和终结
黑洞的热容量是正的，比热是负的，所以黑洞跟外界的热平衡是不稳定的
1957年，米纳斯、惠勒首次提出了虫洞这个名称
我们的宇宙将来可能是无限无边的膨胀的宇宙
我们不能看见退行速度比光速快的星系
宇宙中的物质自身也膨胀
只有热力学第二定律考虑时间的方向性
黑洞热容量为负
所有理论都不考虑时空弯曲
博客等级：
博客积分：0
博客访问：125,152
关注人气：0
荣誉徽章：黑洞的出现标志着引力在恒星一生中的引力控制作用取得了最后胜利……恒星的一生就是对自身重量的持久、拼死的反抗。持久，是因为恒星在演化的每个阶段都能有新的能源维持自己；拼死，是因为这个抗争注定要失败。或迟或早，引力终将战胜，恒星终将塌缩。
——【法】天文学家卢米涅（J.P.Luminet）
“宇宙中有没有什么东西质量大到会吸引一切物体，甚至光也不能从他的吸引束缚中逃脱出来。”
18世纪后期（法国大革命时期），法国著名的数学家、天文学家拉普拉斯——就是那个当拿破仑问，他的著作中为什么没看到上帝，他回答：“陛下，我不需要这个假设”耿直的科学家，在思考这个问题。那时候根据牛顿光理论，光是粒子，并且有一定的运动速度。人们会自然而然的认为光粒子有质量，虽然这个质量小到无法测量。那么根据牛顿万有引力定律可以推导出某一天体的逃逸速度为：
只要将光速和万有引力常数带入到公式中，就可以推测出一类能把发出的光吸引回来的天体。1796年，拉普拉斯在他的《宇宙体系论》中这样记述：
天空中存在着黑暗的天体，像恒星那样大，或许也像恒星那样多。一个具有与地球同样的密度而直径为太阳250倍的明亮星球，它发射的光将被它自身的引力拉住而不能被我们接收。
尽管“黑洞”一词迟至1968年才由美国天体物理学家惠勒（J.A.Wheeler）在一次讲座中首先提出。但拉普拉斯描述的正是人们最早的关于黑洞猜想的模型。为了与以后“黑洞”相区别，我们称之为“黑暗星”。黑暗星发出的光全部被自身吸引回去，所以，我们是看不到它的。
1915年12月，爱因斯坦广义相对论发表才刚过一个月，德国天文学家卡尔.史瓦西（K.Schwarzschild）就根据广义相对论得出了一个球状物体周围引力场的特解。其时正值第一次世界大战，史瓦西应征入伍，他从前线将论文寄给爱因斯坦，日爱因斯坦在柏林普鲁士科学院代表史瓦西做了论文报告。并在爱因斯坦给史瓦西的回信中赞扬：“我没料到有人能用如此简洁的方法得出这个问题的精确解，您对问题的解析处理令我极为满意。”4个月后，史瓦西在军队病逝。爱因斯坦痛惜地写道：“无可挽回的死亡带走了他，然而他的著作仍然活着，并给他贡献了全部力量的这门科学带来硕果。”（《爱因斯坦文集》一卷）
拉普拉斯与史瓦西
史瓦西解：
这个解告诉我们：如果致密天体的全部质量压缩在某一半径内，它周围的空间就会弯曲成任何物质和辐射（光）都逃不出来。这个半径我们称之为黑洞“视界”，视界范围内时间和空间都将失去原本意义，所有测量将会失效，也就是说现存物理定律在视界内毫无意义，时间将趋于无限，距离则变成0。视界不是物理实体，它只具有几何位置意义。黑洞物质全部集中于视界内中心几何点，我们称之为“奇点”。
如果将太阳的全部质量都压缩到半径2.95千米范围内，太阳就成了黑洞。如果把地球压缩成8.9毫米，它也将变成黑洞。
值得注意的是，用拉普拉斯逃逸速度的概念也能推导出史瓦西解（维基百科有详解），但拉普拉斯“黑暗星”和“史瓦西黑洞”有本质的不同。不同之处在于：黑暗星是光粒子逃出有飞回；而黑洞则是光子根本不能离开视界，最多也只能贴着视界表面运动。物理解释的差异根本原因还是因为牛顿的经典力学和相对论原理的不相容性。
在微博上关于光逃逸问题，我曾用拉普拉斯逃逸速度概念给网友解释，这是偷懒的办法，虽然好理解，但失之于过于简单。
另外，史瓦西解为了简便推导，忽略了黑洞的转动因素。1962年新西兰物理学家科尔（R.P.Kerr）给出了因转动而非球形的黑洞视界半径，称为科尔黑洞。科尔黑洞更接近于物理真实。
黑洞模型有4个基本形式：1、史瓦西黑洞——无电荷、无转动的球对称黑洞。2、有电荷、无转动的球对称黑洞——雷斯勒-诺斯特诺姆黑洞。3、无电荷、有转动的科尔黑洞。4、有电荷、有转动的科尔-纽曼黑洞。
无论是拉普拉斯还是史瓦西、科尔等人，他们的黑洞都是大脑+笔+纸+一张平静的书桌的数学推导，对于物理学来说，这还远远不够，物理学家比数学家更关心“黑洞形成的物理机制是什么？它存在吗？”
史瓦西时代，太阳被压缩成3千米是不可想象的神话，大多数物理学家认为，“这只是数学游戏而已。”即使到了1917年，天文学家发现天狼星的伴星是一颗高密质的白矮星（密度是水的250万倍）。但要使之成为黑洞这还不够，必须将密度在加大1000亿倍，无论如何这是令人难以接受的。即使时后来量子力学问世，能够用简并（维基百科有解释）概念和引力塌缩加以解释，也还不能使大多数科学家信服。被誉为“世界上真正懂广义相对论的三个半人”之一的爱丁顿更认为：“必定有一条未知的自然定律，会阻止恒星塌缩为黑洞这种荒唐行为。”
1939年奥本海默等人通过广义相对论计算了无热核反应的大质量“冷”恒星得出结论：在引力最终击败中子简并压力后，恒星会塌缩至史瓦西半径以内，物质连同时空将塌缩到任何物质与能量都不能逃脱的范围之内，它们将再无阻碍地集中到一个体积为零、密度为无限大的几何点——奇点。这种状态下，天体将失去任何与外界做任何形式的交流的可能性，而成为黑洞。
奇点史瓦西半径与黑洞
这种能令“冷”恒星塌缩成黑洞的质量最小值称为奥本海默极限，开始估计为3倍的太阳质量。
当时观测宇宙中的恒星大多数都在奥本海默极限之上，甚至有100倍太阳质量的恒星，那么它们是不是都能演化成黑洞呢？未必。因为恒星一生中都在不断的丢失自己的质量，尤其是到了超新星爆发阶段更是会炸散很多物质，质量如果太大，甚至会一举全部炸开而分崩离析，不能形成黑洞。如果无论恒星开始时质量有多大，最终都会将质量丢失到三倍太阳质量以下，那么，就不可能形成黑洞。反之，则一部分恒星最终会演化成黑洞。还有一种形成机制是“双星系统”，其中一颗成为高密质中子星后会掠夺另一颗伴星的物质，质量不断增大而形成黑洞。
下一步天文学家的热情就全部集中在“找黑洞”竞赛中了。
1967年，发现脉冲星并确定其为中子星后，理论物理学家预言的恒星归宿白矮星被找到了；中子星又被找到了；谁现在还能说“黑洞不存在呢？”天文学家的找黑洞热情被进一步激发。
黑洞是看不见的，但这难不倒科学家们。通过理论计算，和合理的物理猜想。他们发现找黑洞都两条路径。1、追踪黑洞强大的引力场所带来的引力透镜效应（维基百科有解释）。2、追踪黑洞在吞噬外界物质时向外辐射的强烈的电磁波。
第一条引力效应之路上，天文学家把目光对准了五车二附近御夫座星，中文名“柱一”。另外还有食双星天琴座β星，中文名“渐台二”，以及其他。
第二条辐射之路中，通过各国科学家的努力，现在已经找到了数以万计的X射线源。人们把目光集中于它们中最有希望的17个射电源，希望能甄别出黑洞。
有人估计银河系应该有100万个恒星级黑洞，可是我们的候选者却寥寥无几，这也从另一方面说明“找黑洞”步履维艰。
天文学家们一边干着“找黑洞”这个体力活，天体物理学家们也没闲着，他们通过数学运算和非凡的想象力已经在为黑洞做素描了。
1、视界：彭罗斯定义为，“所有试图逃出去的光子统统都被引力拉回的最后边界”；霍金定义为，“空间中是否有能力向遥远宇宙发送事件信息的最后边界。”这两个定义是等价的。史瓦西半径把整个宇宙分成两部分，视界之外是我们能看到的“正常宇宙”，通过光信号，理论上可以在任意距离上发生联系。视界之内，任何物质和辐射都不能从视界囚笼中逃脱，中心奇点体积为0，密度无限大，时空无限弯曲，因此时空这个概念将变得面目全非。视界内光线向奇点聚焦，因此，任何两个光子路径也不会产生交叉，也就肯定不存在“信息交换”。任何越过视界的物质，都无一例外地奔向奇点，有多少吃多少，那可真正是个“无底深渊”。
2、引潮力，关于引潮力和洛希极限，有兴趣读者可以自己找资料看看。我们这里只说一个有趣的现象，10倍太阳质量的黑洞对于普通密度的物体，洛希极限是400万千米。落入这一范围的宇航员将被斯成碎片。假设宇航员真有无限的“刚性”，能抗住引潮力拉扯（那可是个很大的数字）一头栽进黑洞，他也将在到达奇点时被拉成无限长。
3、时空特性，黑洞内运动方向单一指向奇点，所以空间是一维的；时间虽然仍然需要保持因果关系而不能颠倒，但时间出现了尽头，达到奇点意味着时间结束。从视界到奇点这段“缓死”时间长短不一，10倍太阳质量黑洞为0.001秒级，星系级别的巨型黑洞可以长达几小时。
4、黑洞无毛和黑洞蒸发，“黑洞无毛”是天体物理学家惠勒提出的，开始这个词因为有色情含义而被很多人拒绝，后来慢慢地说的人多了，概念也就抽象成不具有其词汇表面含义了，被大家所接受。“黑洞无毛”不只是指黑洞几何形状的完全对称性。描述一般物体会有很多参数，如，质量、光度、电磁状态、化学成分等等，而黑洞却是简单的，它最多只有质量、角动量和电荷3个参数。真是“简单的和1一样”。
5、1974年，坐在轮椅上的霍金根据量子场论提出，真空会不断产生正、负粒子对，产生出以后又很快彼此湮灭了。时间极短，不能直接探测到，所以称之为“虚粒子对”。1947年的兰姆（W.E.Lamb）和库什（P.Kusch）著名的“兰姆位移”实验，说明了这一理论。此二人因此获得了1955年诺贝尔物理学奖。
如图，霍金认为，黑洞周围，虚粒子对会出现四种可能性：1、直接湮灭；2、双双掉入黑洞；3、正粒子落入黑洞，负粒子跑掉；4、负粒子落入黑洞，正粒子跑掉。第4种情况实现的概率最高。负粒子带有负能量，落入黑洞后等效减少黑洞能量，逃脱的正粒子等效带走能量。这就是黑洞蒸发。黑洞蒸发并不违背黑洞“不能逃逸”原则，但其结果是黑洞视界内能量（质能等价）减少，这样黑洞就存在有限寿命。但黑洞蒸发的最后结果还无定论，也许要等未来的量子引力理论来揭示其最后命运。
(作者：七是)
发表评论：
馆藏&19160
TA的最新馆藏