關(guān)于黑洞的2000字說(shuō)明文
相信大家對(duì)作文都不陌生吧，尤其是說(shuō)明文，說(shuō)明文通過(guò)揭示概念來(lái)說(shuō)明事物特征、本質(zhì)及其規(guī)律性。我們應(yīng)該怎么寫(xiě)這類(lèi)型的作文呢？下面是小編收集整理的關(guān)于黑洞的2000字說(shuō)明文，希望對(duì)大家有所幫助。
黑洞的說(shuō)明文
黑洞（Blackhole）是根據(jù)現(xiàn)代的廣義相對(duì)論所預(yù)言的，在宇宙空間中存在的一種質(zhì)量相當(dāng)大的天體。黑洞是由質(zhì)量足夠大的恒星在核聚變反應(yīng)的燃料耗盡而死亡后，發(fā)生引力坍縮而形成。黑洞的質(zhì)量是如此之大，它產(chǎn)生的引力場(chǎng)是如此之強(qiáng)，以致于任何物質(zhì)和輻射都無(wú)法逃逸，就連光也逃逸不出來(lái)。由于類(lèi)似熱力學(xué)上完全不反射光線的黑體，故名為黑洞。在黑洞的周?chē)?，是一個(gè)無(wú)法偵測(cè)的事件視界，標(biāo)志著無(wú)法返回的臨界點(diǎn)。
黑洞的形成：當(dāng)大質(zhì)量天體演化末期，其坍縮核心的質(zhì)量超過(guò)太陽(yáng)質(zhì)量的3.2倍時(shí)，由于沒(méi)有能夠?qū)挂Φ某饬?，核心坍塌將無(wú)限進(jìn)行下去，從而形成黑洞。（核心小于1.4個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的，會(huì)變成白矮星；介于兩者之間的，形成中子星）。在絕大部分星系的中心，包括銀河系，都存在超大質(zhì)量黑洞，它們的質(zhì)量從數(shù)百萬(wàn)個(gè)直到數(shù)百億個(gè)太陽(yáng)。
愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)有黑洞解。其中最簡(jiǎn)單的球?qū)ΨQ(chēng)解為史瓦西度規(guī)。這是由卡爾?史瓦西于1915年發(fā)現(xiàn)的愛(ài)因斯坦方程的解。
根據(jù)史瓦西解，如果一個(gè)引力天體的半徑小于一個(gè)特定值，天體將會(huì)發(fā)生坍塌，這個(gè)半徑就叫做史瓦西半徑。在這個(gè)半徑以下的天體，其中的時(shí)空嚴(yán)重彎曲，從而使其發(fā)射的所有射線，無(wú)論是來(lái)自什么方向的，都將被吸引入這個(gè)天體的中心。因?yàn)橄鄬?duì)論指出在任何慣性座標(biāo)中，物質(zhì)的速率都不可能超越真空中的光速，在史瓦西半徑以下的天體的任何物質(zhì)，都將塌陷于中心部分。一個(gè)有理論上無(wú)限密度組成的點(diǎn)組成引力奇點(diǎn)（gravitationalsingularity）。由于在史瓦西半徑內(nèi)連光線都不能逃出黑洞，所以一個(gè)典型的黑洞確實(shí)是絕對(duì)“黑”的。
史瓦西半徑由下面式子給出：G是萬(wàn)有引力常數(shù)，M是天體的質(zhì)量，c是光速。對(duì)于一個(gè)與地球質(zhì)量相等的天體，其史瓦西半徑僅有9毫米。
溫度：就輻射譜而言，黑洞與有溫度的物體完全一樣，而黑洞所對(duì)應(yīng)的溫度，則正比于黑洞視界的引力強(qiáng)度。換句話說(shuō)，黑洞的溫度取決于它的大小。
若黑洞只比太陽(yáng)的幾倍重，它的溫度大約只比絕對(duì)零度高出億分之一度，而更大的黑洞溫度更低。因此這類(lèi)黑洞所發(fā)出的量子輻射，一律會(huì)被大爆炸所留下的2.7K輻射（宇宙背景輻射）完全淹沒(méi)。
事件視界：事件視界又稱(chēng)為黑洞的視界，事件視界以外的觀察者無(wú)法利用任何物理方法獲得事件視界以內(nèi)的任何事件的資訊，或者受到事件視界以內(nèi)事件的影響。事件視界是造成黑洞所以被稱(chēng)為黑洞的根本原因，不過(guò)實(shí)際的觀測(cè)還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)事件視界。
光子球：光子球是個(gè)零厚度的球狀邊界。在此邊界所在位置上，黑洞的引力所造成的重力加速度，剛好使得部份光子以圓形軌道圍著黑洞旋轉(zhuǎn)。對(duì)于非旋轉(zhuǎn)的黑洞來(lái)說(shuō)，光子球大約是史瓦西半徑的一點(diǎn)五倍。這個(gè)軌道不是穩(wěn)定的，隨時(shí)會(huì)因?yàn)楹诙吹某砷L(zhǎng)而變動(dòng)。
光子球之內(nèi)光子依然有可能因素可以脫離，但是對(duì)于外部的觀察者來(lái)說(shuō)，任何觀察到由黑洞發(fā)出的光子，都必須處于事件視界與光子球之間。這也是反對(duì)黑洞存在的人所依據(jù)的強(qiáng)烈反對(duì)事實(shí)之一，透過(guò)觀察光子球的光子能量，無(wú)法找到事件視界存在的證據(jù)。
其他的致密星如中子星、夸克星等也可能會(huì)有光子球。
參考系拖拽圈：參考系拖曳圈（Ergosphere，又稱(chēng)FrameDragging或是LenseThirringEffect，“蘭斯-蒂林效應(yīng)圈”），轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的質(zhì)量會(huì)對(duì)其周?chē)臅r(shí)空產(chǎn)生拖拽的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象被稱(chēng)作參考系拖拽。旋轉(zhuǎn)黑洞才有參考系拖曳圈，也就是黑洞南北極與赤道在時(shí)空效應(yīng)上有所不同，這會(huì)產(chǎn)生一些奇妙的效應(yīng)來(lái)讓我們有機(jī)會(huì)斷定其實(shí)實(shí)在在是一顆黑洞的特征之一。
觀測(cè)者可以利用光圈效應(yīng)及參考系拖曳圈，觀測(cè)進(jìn)入或脫離黑洞的光子的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)間接的手段，例如粒子含量的分布及PenroseProcess（旋轉(zhuǎn)黑洞的能量拉出過(guò)程），來(lái)間接了解其引力的分布，透過(guò)引力的分布重新建立出其參考系拖曳圈。這種觀測(cè)方式，只有雙星以上的系統(tǒng)才能夠進(jìn)行這樣的觀測(cè)。
時(shí)間場(chǎng)異常：黑洞周?chē)捎谝?qiáng)大的因素，理論預(yù)期會(huì)發(fā)生時(shí)間場(chǎng)異?，F(xiàn)象，這包含了周?chē)膮⒖枷低弦啡笆录暯缧?yīng)。
此外，由于時(shí)間物理學(xué)尚未發(fā)展，時(shí)間意義失效的區(qū)域，目前物理學(xué)還無(wú)能力進(jìn)行探討。
黑洞合并：黑洞的合并會(huì)發(fā)射強(qiáng)大的引力波，新的黑洞會(huì)因后座力脫離原本在星系核心的位置。如果速度足夠大，它甚至有可能脫離星系母體。
黑洞的分類(lèi)：
1、按質(zhì)量分
超巨質(zhì)量黑洞：可以在所有已知星系中心發(fā)現(xiàn)其蹤跡。質(zhì)量據(jù)說(shuō)是太陽(yáng)的數(shù)百萬(wàn)萬(wàn)至十?dāng)?shù)億倍。
小質(zhì)量黑洞：質(zhì)量為太陽(yáng)質(zhì)量的10至20倍，即超新星爆炸以后所留下的核心質(zhì)量是太陽(yáng)的3至15倍就會(huì)形成黑洞。理論預(yù)測(cè)，當(dāng)質(zhì)量為太陽(yáng)的40倍以上，可不經(jīng)超新星爆炸過(guò)程而形成黑洞。
中型黑洞：推論是由小質(zhì)量黑洞合并形成，最后則變成超巨質(zhì)量黑洞。中型黑洞是否真實(shí)存在仍然存疑。
2、根據(jù)物理特性分
根據(jù)黑洞本身的物理特性（質(zhì)量、電荷、角動(dòng)量）：
不旋轉(zhuǎn)不帶電荷的黑洞。它的時(shí)空結(jié)構(gòu)于1916年由史瓦西求出稱(chēng)史瓦西黑洞。
不旋轉(zhuǎn)帶電黑洞，稱(chēng)R-N黑洞。時(shí)空結(jié)構(gòu)于1916-1918年由Reissner和Nordstrom求出。
旋轉(zhuǎn)不帶電黑洞，稱(chēng)克爾黑洞。時(shí)空結(jié)構(gòu)由克爾于1963年求出。
一般黑洞，稱(chēng)克爾-紐曼黑洞。時(shí)空結(jié)構(gòu)于1965年由紐曼求出。
3、原初黑洞
原初黑洞是理論預(yù)言的一類(lèi)黑洞，尚無(wú)直接證據(jù)支持原初黑洞的存在。宇宙大爆炸初期，宇宙早期膨脹之前，某些區(qū)域密度非常大，以至于宇宙膨脹后這些區(qū)域的密度仍然大到可以形成黑洞，這類(lèi)黑洞叫做原初黑洞。原初黑洞的質(zhì)量與密度不均勻處的尺度有關(guān)，因此原初黑洞的質(zhì)量可以小于恒星坍塌生成的黑洞，根據(jù)霍金的理論，黑洞質(zhì)量越小，蒸發(fā)越快。質(zhì)量非常小的原初黑洞可能已經(jīng)蒸發(fā)或即將蒸發(fā)，而恒星坍塌形成的黑洞的蒸發(fā)時(shí)標(biāo)一般長(zhǎng)于宇宙時(shí)間。天文學(xué)家期待能觀測(cè)到某些原初黑洞最終蒸時(shí)發(fā)出的高能伽瑪射線。
黑洞質(zhì)量差異極大
根據(jù)質(zhì)量，黑洞可被分為三類(lèi)：
恒星級(jí)黑洞：燃料耗盡時(shí)，恒星可能會(huì)坍縮成黑洞。所有黑洞剛開(kāi)始都很小，然后隨著吞噬周?chē)镔|(zhì)而不斷增大。
超大質(zhì)量黑洞：質(zhì)量為太陽(yáng)的幾十萬(wàn)至幾十億倍。
中介質(zhì)量黑洞：質(zhì)量超過(guò)恒星級(jí)黑洞，但小于超大質(zhì)量黑洞，首次發(fā)現(xiàn)于2014年。質(zhì)量是太陽(yáng)的幾百倍至幾十萬(wàn)倍。
原生黑洞：這是一種假說(shuō)中的黑洞，形成于宇宙大爆炸時(shí)。
理論上，最小的黑洞可能僅為普朗克長(zhǎng)度――1.6×10^-35米，物理學(xué)的最小距離單位。但若要證明這點(diǎn)，我們得先證明引力量子論的存在。
黑洞幾乎隱形
沒(méi)有東西能夠逃脫黑洞的引力，光也不例外，“黑洞”名副其實(shí)。但這并不代表我們無(wú)法探測(cè)黑洞。舉例而言，天體物理學(xué)家能夠通過(guò)周?chē)凰毫训暮阈俏镔|(zhì)及能量流探測(cè)到黑洞。氣體微粒在黑洞周?chē)纬射鰷u，并噴射出強(qiáng)大的X光。此外，科學(xué)家還可以觀察附近的恒星運(yùn)動(dòng)，對(duì)黑洞進(jìn)行探測(cè)。
黑洞概念早已存在
1967年，普林斯頓物理學(xué)家約翰?惠勒發(fā)明了“黑洞”這個(gè)術(shù)語(yǔ)。但早在此之前，就已有科學(xué)家描述過(guò)大質(zhì)量物體壓縮在小體積內(nèi)的現(xiàn)象，并對(duì)此進(jìn)行了推論。
1915年，愛(ài)因斯坦發(fā)表了廣義相對(duì)論，而卡爾?史瓦西則用這些方程式證明了黑洞的存在。之后，他又推算出了施瓦茨席爾德半徑，即物體坍縮成黑洞的閾限值。理論上，只要條件符合，任何物體都可以變成黑洞。地球若想成為黑洞，需壓縮為半徑8.9毫米的球體;而太陽(yáng)的施瓦茨席爾德半徑為3千米。
記住，迄今為止，我們沒(méi)有“發(fā)現(xiàn)”過(guò)任何黑洞。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，在科學(xué)領(lǐng)域中，我們只有“觀察”到某物，才能說(shuō)“發(fā)現(xiàn)”了它。不過(guò)，關(guān)于黑洞的間接證據(jù)太多了，很少有天體物理學(xué)家能夠否認(rèn)它的存在。
此外，早在約1790年代，英國(guó)的約翰?米歇爾和法國(guó)的皮埃爾-西蒙?拉普拉斯就各自提出了“暗星”的存在。他們計(jì)算了逃逸速度超過(guò)光速所需的質(zhì)量和體積。但由于他們采用的是牛頓定律，因此計(jì)算結(jié)果并不對(duì)。
物體落入黑洞時(shí)，會(huì)在消失之前變成條狀
黑洞中心是引力奇點(diǎn)，這是一個(gè)一維的點(diǎn)，巨大質(zhì)量被壓縮在無(wú)限小的空間里。密度和引力變得無(wú)窮大，時(shí)空也變得無(wú)限彎曲。在這里，物理學(xué)定律不再適用。接近奇點(diǎn)時(shí)，物體會(huì)變成條狀伸展開(kāi)來(lái)。如果你落入黑洞，那么由于光線彎曲，你將看到扭曲的畫(huà)面。最終，物體將完全失去維度，消失在奇點(diǎn)。
黑洞并不會(huì)吸東西
人們通常有一個(gè)誤解，認(rèn)為黑洞像一個(gè)巨大的真空吸塵器。確實(shí)，黑洞能夠以極快的速率拉扯物體，但這完全是由于引力的作用。理論上，如果你將太陽(yáng)替換成一個(gè)同等質(zhì)量的黑洞，那么太陽(yáng)系內(nèi)的所有東西都將照常運(yùn)行。
黑洞能夠停止時(shí)間
假設(shè)你能夠安然無(wú)恙地身處黑洞并觀察周?chē)矬w，那么你將發(fā)現(xiàn)物體在通過(guò)事件視界時(shí)會(huì)減緩速度、凝固在時(shí)間里，仿佛它們從未通過(guò)事件視界。這是由于時(shí)空扭曲，光到達(dá)你眼睛所需的時(shí)間變得無(wú)限長(zhǎng)。隨著時(shí)間的推移，光波變得越來(lái)越長(zhǎng)，光變得越來(lái)越暗淡，最終變成紅外輻射、無(wú)線電波，消失在視野里。
黑洞可能是蟲(chóng)洞
理論上，蟲(chóng)洞是連接不同時(shí)空的隧道。有些物理學(xué)家認(rèn)為，黑洞和蟲(chóng)洞擁有不少共性。也許，黑洞就是蟲(chóng)洞，蟲(chóng)洞就是黑洞。
黑洞可能會(huì)孵化出新宇宙
我們的宇宙或許誕生自一個(gè)黑洞，而宇宙中數(shù)以億計(jì)的黑洞或許又能夠各自孵化出它們的宇宙。上文曾提及，物理定律會(huì)在奇點(diǎn)失效。但有些物理學(xué)家推測(cè)，物理定律或許得以在新宇宙中“重生”。
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