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文檔簡介

1、課題提出的背景 探索是人類天然的興趣,飛行是人類天然的愛好。任何有關(guān)宇宙和探索的話題都能引起整個(gè)社會(huì)的巨大興趣。黑洞探索的成績有助于增強(qiáng)社會(huì)的凝聚力,有助于激勵(lì)社會(huì)的進(jìn)取精神,有助于吸引小學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣。第1頁/共33頁第2頁/共33頁第3頁/共33頁什么是黑洞?第4頁/共33頁一、黑洞的概念 黑洞(Black hole)是現(xiàn)代廣義相對(duì)論中,宇宙空間內(nèi)存在的一種密度極大體積極小的天體。第5頁/共33頁奇妙之旅:奇妙之旅:洞:是任何東西只要一進(jìn)入它的邊界,就會(huì)被它吸進(jìn)去,就 別 想“爬”出來,連跑的最快的光也逃脫不掉,它就像一個(gè)真正的“無底洞”黑:表明它不會(huì)向外界發(fā)射或反射任何光線第6頁/共3

2、3頁恒星周圍的氣體或氣體云被黑洞吞噬時(shí)被加熱到很高溫度,散發(fā)出強(qiáng)烈的X射線第7頁/共33頁電腦模擬黑洞吞噬地球第8頁/共33頁 黑洞不是一個(gè)“黑窟窿”,而是一個(gè)非常神秘的天體:體積很小,密度很大,每立方厘米就有幾百億噸甚至更高。(如:小黑洞的體積只有原子核那么大,但質(zhì)量和一座山差不多)。吸引力超大?!爸贿M(jìn)不出、貪得無厭” “太空中最自私的怪物”第9頁/共33頁 宇宙黑洞只是一個(gè)模糊的概念,它既看不到也摸不到,只能通過X射線和伽馬射線來確定它的存在和測量它的體積和質(zhì)量。認(rèn)識(shí)黑洞:認(rèn)識(shí)黑洞:第10頁/共33頁二、黑洞的形成 當(dāng)一顆恒星衰老時(shí),它的熱核反應(yīng)已經(jīng)耗盡了中心的燃料(氫),由中心產(chǎn)生的能量

3、已經(jīng)不多了。這樣,它沒有足夠的力量來承擔(dān)起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下,核心開始坍縮,物質(zhì)將不可阻擋地向著中心點(diǎn)進(jìn)軍,直到最后形成體積接近無限小、密度幾乎無限大的星體。而當(dāng)它的半徑一旦收縮到一定程度,質(zhì)量導(dǎo)致的空間扭曲就使得即使光也無法向外射出“黑洞”就誕生了。 第11頁/共33頁黑洞的扭曲作用:第12頁/共33頁演化過程:吸積蒸發(fā)毀滅第13頁/共33頁1、吸積 黑洞通常是因?yàn)樗鼈兙蹟n周圍的氣體產(chǎn)生輻射而被發(fā)現(xiàn)的,這一過程被稱為吸積?!拔e”這個(gè)詞來描述物質(zhì)向中央引力體或者是中央延展物質(zhì)系統(tǒng)的流動(dòng)。第14頁/共33頁2、蒸發(fā) 每個(gè)黑洞都有一定的溫度,溫度的高低與黑洞的質(zhì)量成反比例。也就

4、是說,大黑洞溫度低,蒸發(fā)也微弱;小黑洞的溫度高蒸發(fā)也強(qiáng)烈,類似劇烈的爆發(fā)。第15頁/共33頁3、毀滅 黑洞是由一些恒星“滅亡”后所形成的死星,它的質(zhì)量極大,體積極小。但黑洞也有滅亡的那天。第16頁/共33頁三、黑洞的分類 “黑洞無毛” 無論什么樣的黑洞,其最終性質(zhì)僅由質(zhì)量、角動(dòng)量、電荷這三個(gè)物理量是惟一確定。任何東西進(jìn)入黑洞都會(huì)被撕得粉碎第17頁/共33頁 根據(jù)黑洞本身的物理特性質(zhì)量,角動(dòng)量,電荷劃分,可以將黑洞分為五類:5、雙星黑洞4、一般黑洞3、旋轉(zhuǎn)不帶電黑洞2、不旋轉(zhuǎn)帶電黑洞1、不旋轉(zhuǎn)不帶電荷的黑洞第18頁/共33頁黑洞不讓任何其邊界以內(nèi)的任何事物被外界看見,這就是這種物體被稱為“黑洞”

5、的緣故。我們無法通過光的反射來觀察它,只能通過受其影響的周圍物體來間接了解黑洞。雖然這么說,但黑洞還是有它的邊界,即“事件視界(視界)”。四、黑洞的特點(diǎn)1、事件視界第19頁/共33頁黑洞是一種特別致密的暗天體。大質(zhì)量恒星在其演化末期發(fā)生塌縮,其物質(zhì)特別致密,它有一個(gè)稱為“視界”的封閉邊界,黑洞中隱匿著巨大的引力場,因引力場特別強(qiáng)以至于包括光子在內(nèi)的任何物質(zhì)只能進(jìn)去而無法逃脫。2、超強(qiáng)引力第20頁/共33頁黑洞與有溫度的物體完全一樣,而黑洞所對(duì)應(yīng)的溫度,則正比于黑洞引力強(qiáng)度,卻反比于黑洞質(zhì)量。黑洞會(huì)像天體一樣發(fā)出輻射,其輻射的溫度和黑洞質(zhì)量成反比,這樣黑洞就會(huì)因?yàn)檩椛涠冃?,而溫度卻越變?cè)礁?/p>

6、,最后以爆炸而告終。3、溫度第21頁/共33頁黑洞周圍由于引力強(qiáng)大的因素,理論預(yù)期會(huì)發(fā)生時(shí)間場異?,F(xiàn)象,這包含了周圍的參考系拖曳圈及事件視界效應(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)還無能力進(jìn)行探討。4、時(shí)間場異常第22頁/共33頁1、美國制成“人造黑洞” 2005年3月,美國布朗大學(xué)物理教授霍拉蒂納斯塔西在地球上制造出了第一個(gè)“人造黑洞“。五、人造黑洞第23頁/共33頁2、歐洲“人造黑洞”2008年9月10日,隨著第一束質(zhì)子束流貫穿整個(gè)對(duì)撞機(jī),歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)正式啟動(dòng)。第24頁/共33頁3、中國科學(xué)家造出第一個(gè)“人造電磁黑洞”2009年10月15 日,科學(xué)雜志宣布,

7、世界上第一個(gè)“可吸收電磁波的微波人造黑洞”在中國東南大學(xué)實(shí)驗(yàn)室里誕生。不過,這個(gè)小型“黑洞”不僅不會(huì)毀滅世界,還能幫助人們更好地吸收太陽能。第25頁/共33頁第26頁/共33頁拓展:哈勃空間望遠(yuǎn)鏡 是以美國芝加哥大學(xué)著名天文學(xué)家博士愛德溫哈勃為名,在地球軌道上并且圍繞地球的太空空間望遠(yuǎn)鏡。第27頁/共33頁哈勃的超深空視場則是天文學(xué)家目前能獲得的最深入、也是最敏銳的太空光學(xué)影像;哈勃望遠(yuǎn)鏡證明了大質(zhì)量黑洞在宇宙中普遍存在大多出現(xiàn)在星系的中央位置。同時(shí),天文學(xué)家還在它的幫助下,觀測到宇宙膨脹的精確數(shù)據(jù),從而推算出宇宙年齡為138億年(誤差不超過3%)。哈勃望遠(yuǎn)鏡下木星紅斑不斷增大第28頁/共33頁“宇宙之王 ”斯蒂芬威廉霍金英國劍橋大學(xué)著名物理學(xué)家,被譽(yù)為繼愛因斯坦之后最杰出的理論物理學(xué)家之一?;艚鹗钱?dāng)代最重要的宇宙論家,是當(dāng)今享有國際盛譽(yù)的偉人之一,被稱為在世的最偉大的科學(xué)家之一,還被稱為“宇宙之王”。第29頁/共33頁 在浩瀚無際的宇宙中黑洞的魅力吸引著天文學(xué)研究者不斷探索。

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