星际穿越里的黑洞是个什么鬼 黑洞是怎样形成的宇宙

来源:网络搜集 / 编辑:海涛 / 发布时间:2017-04-25 / 浏览:
想必看过《星际穿越》的朋友都对影片里的黑洞印象深刻,他是宇宙空间内存在的一种引力十分巨大的天体。一旦进入这种天体的引力范围即使光也无法逃脱。这种匪夷所思的天体被美国物理学家约翰阿奇博尔德惠勒(John Archibald Wheeler)命名为黑洞。 有朋友会想...

想必看过《星际穿越》的朋友都对影片里的黑洞印象深刻,他是宇宙空间内存在的一种引力十分巨大的天体。一旦进入这种天体的引力范围即使光也无法逃脱。这种“匪夷所思的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒(John Archibald Wheeler)命名为“黑洞”。

有朋友会想“既然光线也逃脱不了,那我们怎样观察他呢?”

与别的天体相比,黑洞十分特殊。人们无法直接观察到它,科学家也只能对它内部结构提出各种猜想。而使得黑洞把自己隐藏起来的的原因即是弯曲的时空。根据广义相对论,时空会在引力场作用下弯曲。这时候,光虽然仍然沿任意两点间的最短光程传播,但相对而言它已弯曲。在经过大密度的天体时,时空会弯曲,光也就偏离了原来的方向。

在地球上,由于引力场作用很小,时空的扭曲是微乎其微的。而在黑洞周围,时空的这种变形非常大。这样,即使是被黑洞挡着的恒星发出的光,虽然有一部分会落入黑洞中消失,可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。观察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一样,这就是黑洞的隐身术。

更有趣的是,有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球,它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”,还同时看到它的“侧面”、甚至“后背”,这是宇宙中的“引力透镜”效应。

那么黑洞是怎样形成的呢?当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料,由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下,核心开始坍缩,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就诞生了。

小插曲:

为了真实再现《星际穿越》中的黑洞,导演克里斯托弗·诺兰力邀物理学家基普·索恩帮助打造真实的黑洞视觉特效,在视觉特效小 组的努力和索恩的科学公式指导下,他们创造了新的方程与黑洞相关编码,《星际穿越》成为科幻片史上对黑洞的呈现最具有科学准确性的影片,电影中的黑洞壮观 美丽,且具可靠的科学性真实性。

[视频]《星际穿越》黑洞特效制作推动科学讨论

视觉特效小组在索恩模型指导下建立的黑洞吸积盘附近光线围绕示意图

视频展示了制作组在创造黑洞视觉特效时,所进行的具有重大意义的科学研究及制作过程。

(参考资料科学探索、百度百科 海涛综合编辑)

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