霍金揭秘：黑洞变化背后的真相

霍金揭秘：黑洞变化背后的真相

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36氪

等

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来源

1.

https://36kr.com/p/2933996271540870

2.

https://pansci.asia/archives/139118

3.

http://www.news.cn/globe/2024-03/21/c_1310768008.htm

4.

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%8B%E9%B2%81%E6%96%AF%E5%8D%A1%E5%B0%94%E5%9D%90%E6%A0%87%E7%B3%BB

5.

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%B2%E8%92%82%E8%8A%AC%C2%B7%E9%9C%8D%E9%87%91

6.

https://www.forwardpathway.com/152520

7.

https://www.forwardpathway.com/104953

1974年，英国物理学家斯蒂芬·霍金提出了一个震惊科学界的观点：黑洞并非完全“黑”，而是会通过量子效应发射粒子，这种现象后来被称为“霍金辐射”。这一发现不仅改变了人们对黑洞的传统认知，更为物理学界带来了巨大的惊喜。

黑洞的形成：恒星演化的最终归宿

黑洞的形成与恒星的演化密切相关。当一颗大质量恒星耗尽其核心的核聚变燃料后，它将无法抵抗自身重力的压缩作用，从而发生坍缩。根据恒星的质量不同，其最终命运也会有所不同：

• 如果恒星质量小于1.44倍太阳质量（称为钱德拉塞卡极限），它将演化成一颗白矮星。
• 如果恒星质量在1.44至3倍太阳质量之间，它将形成一颗中子星。
• 而当恒星质量超过3倍太阳质量时，没有任何已知的物理力量能够阻止其继续坍缩，最终形成黑洞。

史瓦西黑洞与克鲁斯卡尔坐标

史瓦西黑洞是基于广义相对论预言的一种理想化黑洞模型，由德国天文学家卡尔·史瓦西最早提出。在史瓦西解中，黑洞的事件视界是一个球面，其半径称为史瓦西半径，计算公式为：

[ R_s = \frac{2GM}{c^2} ]

其中，( G ) 是引力常数，( M ) 是黑洞质量，( c ) 是光速。

然而，史瓦西解存在奇点问题，即在事件视界处和中心点处的物理量趋于无穷大。为了解决这一问题，美国数学物理学家马丁·克鲁斯卡尔和匈牙利-澳大利亚数学家乔治·塞凯赖什提出了克鲁斯卡尔坐标系。这种坐标系能够将史瓦西度规推广到整个时空中，使得奇点之外的所有点都有定义。

最新研究进展：揭秘黑洞的神秘面纱

近年来，随着科技的进步，人类对黑洞的研究取得了突破性进展：

• 2015年，LIGO科学合作组织首次直接探测到了引力波，这一发现证实了黑洞合并事件的存在。
• 2019年，事件视界望远镜（EHT）项目发布了首张黑洞影像，展示了位于M87星系中心的超大质量黑洞。
• 2023年，中国脉冲星测时阵列研究团队利用“中国天眼”FAST成功探测到纳赫兹引力波存在的关键证据，这一突破被美国《科学》杂志评选为年度十大科学进展之一。

这些发现不仅验证了广义相对论的预言，更为我们揭示了黑洞的神秘面纱。然而，关于黑洞的许多谜题仍然等待着科学家们去解答。正如霍金所说：“黑洞不是终点，而是探索宇宙奥秘的新起点。”