黑洞与时间旅行2.pptVIP

恒星(stars) 恒星=自行发热发光、如太阳的星体 恒星之稳定 重力(收缩)与热压力(膨胀)之平衡 恒星之死 临界半径 (critical radius) 重力红移 光离开重力场被红移→损耗能量→红移 ? 黑洞＝红移至波长无限长 ? 光亦损耗所有能量 史瓦西黑洞(Schwarzschild black hole) ?静止、不转动、球对称的黑洞 ?史瓦西半径(Schwarzschild radius)＝临界半径＝事件穹界(Event Horizon) ?奇点(singularity):密度趋无限大，进入事件穹界的物质必到达奇点。但已知物理定律不再适用 史瓦西黑洞 黑洞旅游 远离事件穹界外﹕重力场弱，牛顿定律适用→黑洞引力无异于同质量恒星 ? 接近黑洞﹕重力场强 ? →时间延滯 ? →光线扭曲 ? →潮汐作用 重力时间延滞 愈接近黑洞，时间愈被拉慢(相对于远离重力场的钟) 在事件穹界上，时间完全停滞(从外看) 光线扭曲 潮汐作用(Tidal effect) 重力随距离而减低→物体不同部份受到引力不同 例﹕人站在地面，脚所受重力大于头 潮汐力﹕ 上下扯开， 左右压缩 潮汐力 寻找黑洞 寻找黑洞 以围绕黑洞的物质(吸积盘, accretion disk) 探知黑洞存在 黑洞外围﹕观测物质轨道，用牛顿定律推算黑洞质量 若质量大，体积小→黑洞 例﹕M87核心四分一弧秒范围内物质以每秒五百公星高速旋转→太阳系大小空间内有三十亿太阳质量→超级大黑洞 NGC4261 距离一亿光年，吸积盘半径约八百光年 核心高速旋转气体盘→十二亿太阳质量 银河 银河 银河核心 银河核心黑洞 银河核心黑洞 虫洞与时空旅行 時間旅行 至未来: 原则上很易! 方法: 利用动钟延滞! 以高速飞离地球再飞回 (双生子佯谬): 例如飞行一年回到地球，地球已过十年 虫洞 黑洞、虫洞、时空旅行？ 可否利用黑洞作时空旅行？ 不可，因: 黑洞潮汐力太强 (例: 10Mo黑洞表面重力每米相差107g) 从外看需无限长时间 黑洞吸入光线极后蓝移: 极高能量撞向奇点，毁灭虫洞 虫洞只维持极短时间 虫洞 可否不靠黑洞做虫洞? 可，广义相对论之解 但只维持短时间 需以极大张力物质抵抗重力以保持稳定 量子理论: 极小尺度时空充满虫洞 需有量子重力理论才能明白 回到以前 时间旅行 通过虫洞并不违反物理定律 因果律？ 如回到过去，杀死父亲 极难制造大虫洞 只有基本粒子可作时间旅行? * 黑洞何來？ 恒星之死 07/11 熱核壓力 重力 恆星 热核反应燃料耗尽→重力胜 若质量大于几倍太阳质量:重力必胜 →重力塌缩! ?t 黑洞 黑洞质量与星系核心质量关系 黑洞质量 星系核心质量 织女 牛郎 天鹅座 人马座 天蝎座 无线电波: 黑洞质量二百六十万太阳 S2 球状星团 中型黑洞 到以前: 很难！ 利用重力扭曲时间→虫洞 虫洞＝时空隧道，连接两时空点 由黑洞中心奇点延伸有虫洞 x t A ?t ?t’ B A, B 各执虫洞一端，B以高速飞离再飞回: ?t’ ?t A飞至B，再通过虫洞以短时间飞回 虫洞，内有同一时间 *