“原子弹之父”罗伯特·奥本海默旁边的黑洞插图。 图片鸣谢:ESO、ESA/哈勃、M. Kornmesser/ Robert Lea
据美国宇宙网 罗伯特·李：在成为“原子弹之父”之前，j·罗伯特·奥本海默对黑洞科学做出了重大贡献。
不管是好是坏，奥本海默将永远与原子弹不可思议的破坏力和蘑菇云的形象联系在一起，蘑菇云是一种接近圣经的毁灭象征。随着今天 7月21日克里斯托弗·诺兰备受期待的关于这位物理学家的传记电影《奥本海默》的上映，这种联系只会在公众眼中得到加强。
但在1942年前往新墨西哥州洛斯阿拉莫斯参与原子弹的研发之前，奥本海默是一名专注于量子物理的理论物理学家。
1939年，他和他在加州大学伯克利分校的同事哈特兰·斯奈德 Hartland S. Snyder发表了一篇题为《论持续的引力收缩》 On continuous gravity construction的开创性论文，该论文使用了阿尔伯特·爱因斯坦的引力理论广义相对论的方程来展示黑洞是怎么诞生的。
“奥本海默提出了第一个坍缩模型来描述太阳怎么坍缩成黑洞，”英国苏塞克斯大学的物理学教授Xavier Calmet告诉Space.com。“这个模型将黑洞的形成解释为一个动态的天体物理过程，即足够重的太阳演化的最终阶段。这种模式一直沿用到今天。”
卡尔梅特说，他最近自己使用了这个模型，在一篇描述考虑量子引力时黑洞坍缩的论文中。
“这个模型非常主要，因为它在分析上是可解的——解方程可以用纸笔完成，不需要数值计算。因此，所有的物理现象都很容易追踪，”他说。“然而，尽管它很简单，甚至可能很粗糙，但它足够复杂，足以描述一颗塌缩太阳的许多特征。”
具有讽刺意味的是，就在奥本海默和斯奈德撰写这篇论文的时候，该论文在巨大程度上依赖于1915年的广义相对论，而该理论之父爱因斯坦自己也在完成旨在证明黑洞不可能存在的研究。
当然，古代会证明奥本海默关于黑洞的观点是正确的。
奥本海默推动极限
在奥本海默提出太阳坍缩和黑洞诞生理论的八年前，另一位理论物理学家正在思考，当太阳耗尽核聚变所需的燃料时会发生什么。
当这种燃料耗尽时，一颗太阳不再能支柱自己对抗引力坍缩。当太阳的外层脱落时，其核心迅速收缩，留下奇异的太阳残骸。残留物的性质取决于太阳核心的质量。
印度裔美国物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡意识到，对于质量小于太阳1.4倍的太阳核心，由于量子效应阻止粒子“挤压”得太近，引力坍缩会停止。
这将被称为钱德拉塞卡极限，任何低于它的太阳——除非它有一个太阳伴星为它提供物质——都注定要当作一个被称为白矮星的闷烧太阳残余物而结束它的存在。这将是我们的太阳太阳在大约50亿年后耗尽其核心的氢后的命运。
对于至少比太阳大1.4倍的太阳核心来说，重力坍缩过程中产生的压力和热量足以引发进一步的核聚变，氢本身聚变产生的氦锻造出更重的元素，如氮、氧和碳。
最大质量的太阳会经历一系列的坍缩和核聚变。但是奥本海默和他的学生想知道这条引力坍缩路径通向哪里，因此，宇宙中最大的太阳的最后状态是什么。
这个答案已经由一位德国物理学家在1916年给出了。奥本海默只需要找到怎么到达那里。
黑洞的两次诞生
1915年，首次世界大战期间，在德国前线服役的天文学家卡尔·史瓦西得到了一本爱因斯坦的广义相对论。令人震惊的是，令爱因斯坦震惊的是，在这些极其恶劣的条件下，史瓦西设法计算出了广义相对论场方程的精确数学解。
在这些解决方案中潜伏着两件令人不安的事情——被称为“奇点”的地方，在那里我们所知道的物理学完全崩溃了。这些奇异点表明重力如此之强的物体的存在，以至于它们可以“吞噬”光。
其中一个奇点被认为是坐标奇点，可以通过一点巧妙的数学操作来消除。这个坐标奇点将被称为史瓦西半径——在这个点上，物体的引力变得如此之大，以至于脱离其束缚所需的速度大于光速。
这个单向陷光表面被称为“事件视界”，它代表了黑洞的外部边界。
NASA的黑洞插图，漆黑的心被视界包围。 图片鸣谢:NASA戈达德宇宙飞行中心/背景，欧空局/盖亚/DPAC
另一个奇点，即真正的奇点或引力奇点，不能用数学方法来处理。没有任何东西可以移除它，所以它过去是，现在仍然是物理学完全崩溃的点——黑洞的心脏。
这是黑洞概念的理论诞生，但它没有说这些宇宙巨人的制造——只是说它们可以存在。
当爱因斯坦在1939年努力摧毁这个引力奇点，从而摧毁黑洞的概念时，奥本海默正在钻研这些物体是怎么存在的。
从忽视量子效应和不考虑旋转的简单假设出发，奥本海默让斯奈德开始工作。当后一位研究人员发现塌缩太阳上发生的事情取决于观察者的视角时，这一发现得到了回报。
斯奈德的理论是，在离塌缩太阳一定距离的地方，来自事件视界附近的光源的光，其波长会被引力拉长，这一过程被称为红移，它会变得越来越红。
同时，从观察者的角度来看，这种光的频率正在降低。对于远处的观察者来说，这种频率的降低一直持续到光被有效地“冻结”
奥本海默和他的合作者意识到，对于一个不幸与塌缩太阳表面一起坠落的观察者来说，故事是完全不同的。处于这个位置的观察者将会落在视界之外，而不会注意到任何有意义的东西。
当然，在现实中，观测者会被强烈的潮汐力“隔离”，这种潮汐力是由他们上半身和下半身的引力差异造成的。这将在它们触及视界之前杀死它们，至少对于较小的黑洞来说是这样，在这些黑洞中，史瓦西半径接近引力奇点。
这一概念最初被称为“冻结太阳”，因为在活动视界中光线明显冻结。直到1967年，普林斯顿大学的物理学家约翰·惠勒在一次演讲中制造了“黑洞”这个术语，它才获得了一个更熟悉、更响亮的名字。
Oppenheimer和他的同事可能走了一条与Schwarzschild不同的道路，但两个物理学家团队仍然到达了相同的目的地:太阳体的概念如此之大，以至于它的引力捕获了光并导致了无限的红移。史瓦西有这个理论，但是奥本海默和他的同事是第一批真正理解黑洞物理诞生的科学家。
三年后，奥本海默将前往洛斯阿拉莫斯，巩固他在古代上和公众心目中的地位。但是许多人，尤其是科学家，都记得他是黑洞之父。
“奥本海默对黑洞物理学和物理学整体做出了非常重大的贡献，”卡尔梅特总结道。虽然公众可能会把他的名字与原子弹和曼哈顿计划联系在一起，但他对物理学和天体物理学的贡献受到了科学界的高度赞赏。
“他生前是最主要的物理学家之一，极具影响力，他的开创性工作至今仍有意义。”
星暴星系：黑洞竟然是星爆星系产生的
在宇宙中有一个有着巨大恒星形成的爆发区，那就是星爆星系。一般的星系恒信的形成是非常缓慢的，但是在这个星系里，恒星的形成非常的剧烈快速，并且还会有超新星的爆发。这不是一个以外表出名的星系，而是以它内在的奇特而受人关注。甚至有科学家认为黑洞也是因为这个星系而产生。下面探秘志的小编就来为大家更深入的介绍星爆星系吧! 天文学家在宇宙观察中，发现在一颗正在孕育恒星的的星系中，有着一股异常的“超级风”外流气体，速度可以达到每秒数千公里。 天文学家将这个星爆星系叫做“NGC 4666”，距离地球0.8亿光年。而超级风就是从这个星系的内部刮出来的，并且因为超级风可以让气体变得非常的浓密，所以很难直接去观测。 星爆星系一年可造2900个太阳 星系早期在形成的时候，会出现大量的星际气体，尘埃等非常原始的物质，这些物质会给星系内部恒星的诞生提供需要。 星爆星系产生恒星的速度一直是很令人惊叹的，但是来自加州理工学院的天文学家小组发现大爆炸发生后大约8亿年时，出现有史以来最大规模的“爆星”现象，其存在于一个早期宇宙的庞大星系中，星系的质量甚至与我们现在的银河系相当，但恒星诞生的速率却是银河系的2000倍以上，远高于宇宙中任何一个星系。 科学家们通过观察这个超级星系的演化过程发现，这个星爆星系每年可以形成大约2900个太阳，被科学家们称为是史上最大的超级星爆星系之一。 黑洞来自星爆星系 超大型黑洞的形成是需要非常庞大的质量的，它由很多小黑洞聚集起来形成的，一些科学家就认为，超大型的黑洞是由星爆星系产生的。 很久以来，天文观测表明，在星系合并和相互作用的地方，经常出现圆盘状的恒星形成暴。最近人们认为，即使两个星系不合并，靠得很近的星系之间的相互作用也能使星系旋转不稳定，导致气体如漏斗般向核心聚集，点燃了围绕核心的星暴。 星暴星系以迅猛的速度产生新星，同时又以迅猛的势头引起超新星爆发。最终，产生了大量的太阳质量级别的黑洞。这些黑洞再集合周围气体，变成质量更大的黑洞。科学家推测，这些距离很近的黑洞有可能会相互合并，形成巨大的黑洞。 星暴星系有足够的物质来形成超大型黑洞。但是很可惜，根据目前的理论计算，这样的黑洞合并方式太缓慢了，即使经过100亿年，黑洞聚集的气体质量也只占其自身质量的百分之几。所以还无法确定黑洞产生跟星暴星系是否有关。 随机文章孔子「温温无所试」的典故与意思？人类杀死了地球原住民，外星来的人类灭杀地球居民蜥蜴人令人感到恐怖的鸟笼效应，心里被物品所控制的人类欲望雪崩的时候没有一片雪花是无辜的，伏尔泰揭露事物的两面性蛋黄水母：诱人的“荷包蛋”水母，触手有致命的毒素迷案在线 mazx.cn本站内容大多收集于互联网，内容仅供娱乐，并不代表本站观点，如果本站内容侵犯了您的权益，敬请联系网站管理员，我们将尽快回复您，谢谢合作！
事件真相：黑洞的形成及对黑洞死亡的理解
关于黑洞的科学说法，其实在1916年才得到证实，但是关于黑洞的形成的理论最早由爱因斯坦提出来，如果将非常巨量的物质几种在空间上的一个点，而且这种物质的量不是我们概念上所能接受的，然后在这些物质的周围就会发生非常奇异的现象，会存在一个界面，并且即使是光进入了这个界面，也无法逃脱这些物质，关于黑洞的命名由美国的物理学家约翰阿奇巴德惠勒提出来的，但是最初的科学计算却是由德国的天文学家卡尔史瓦西，黑洞之所以能够抓住光，就是因为黑洞具有极大的引力。 虽然对于黑洞的概念已经得到了科学的认识，但是目前还无法直接对黑洞进行观测，主要是由于黑洞的引力场非常的大，但是体积却非常的小，导致了任何物质和辐射都无法进入到黑洞内，并且不管是任何的物质或者辐射，只要被黑洞抓住了，就无法逃脱，因此也没法对黑洞进行直接的观测，只能通过间接的方式来得到证实，一般是在物体吸入的时候放射出来的紫外线及X射线，通过对这方面的检测来研究黑洞，发展到现在，也没有科学的方法能够直接对黑洞进行观测及研究。 黑洞很容易让人望文生义认为，黑洞就是一个非常大的窟窿，其实不然，我们所说的黑洞，其实是一个宇宙天体，主要是由于其极大的引力造成没有物质能够逃离黑洞，因此才被称为黑洞， 根据科学的研究表明，黑洞形成在宇宙大爆炸八亿年后，黑洞的质量是太阳的几百万倍甚至几十亿倍，一般黑洞都出现在一个星系的中心位置，黑洞在诞生之初增长速度就非常的快，并且会不断的吸收物质来扩大自身的质量，而对于黑洞的形成最初说法不一，研究表明，有约百分之二十的超大质量黑洞是由于星体之间的碰撞形成的，由于碰撞使得星体产生融合，造成了引力场的改变，但是不管哪种形成方式，黑洞的形成都是经过了一个非常漫长的时间。 现在我们普通认为首先星体的质量巨大是超新星爆发的主要原因，因为这样的星体核反应迅速，内核的温度极高，强劲的引力收缩更提升了内部的温度，使得核反应不断升级，直到不再能产生核能的生成铁核的聚变反应为止，这也是对黑洞发展过程一个最好的解释。 由于核反应的因此，导致星体内核的温度能够达到几十亿度，由于这种热量的原因，星体中向外的压力发生枯竭，并且还会导致很多热量的流逝，但是星体的引力却没有变化，于是整个星体发生了内部坍塌，物质向星体的中心坠落，导致了超新星的爆发，也就造成了黑洞的形成，一般超星系黑容易由于时间的推移，最终演变成黑洞，但是有一个必要的条件，就是坍缩物质的质量比太阳的质量大三倍，这样的星体坍塌才会导致黑洞的产生。 最近有一个新的说法，这一说法中对黑洞最终的发展方向进行了说明，黑洞最终会成为白洞，黑洞和白洞是两种对立的天体，白洞的行为表现和黑洞的行为表现完全不同，黑洞是具有极大的引力作用，在不断的吸收物质，但是白洞却是一直在喷射出捕获的物质。 关于这个理论是建立在引力量子论基础上得出来的，这个理论的证实也有助于确定长期以来最有争议的话题，那就是关于黑洞是否会摧毁他们吸收的物质，并且研究还表明，黑洞在形成之初就开始走向白洞的发展，但是关于这个说法却在最近才得到证实，黑洞在形成之后，其强大的引力造成了无法进行直接观测，但是最近通过技术手段，已经能够发现，黑洞释放出来的高能X射线，这也从间接解释了白洞的理论存在。 并且通过这种研究，人类还首次获得了黑洞的旋转速度，根据科学的研究数据表明，黑洞的旋转速度接近光速，10.78亿公里/小时，但是这个数据也只是一个模糊的旋转速度，但是这个速度也极大的震撼了我们对黑洞的认识。 虽然说对黑洞的研究已经持续了很多年，也取得了很大的突破，但是关于黑洞的成因及黑洞的发展，存在着很多种科学理论，并且黑洞也对我们的科学研究具有一定的帮助，而对于如何在宇宙探索中利用黑洞的引力也是我们未来研究发展的一个方向。
