在必修二万有引力章节的科学漫步材料中，我们简单了解了黑洞的相关知识。我们简单来复习一下，第一宇宙速度又称为环绕速度，即，就可以求出星球的环绕速度；第二宇宙速度也就是星球的逃逸速度：书上说逃逸速度是环绕速度的倍，当逃逸速度大于等于光速c时，那也就光也无法从星球逃逸出去，就是我们所说的黑洞。
为什么书上会给出逃逸速度是环绕速度的倍呢？
反思：我们用上述方法求解黑洞的半径（严格来说是黑洞视界的半径，而非黑洞自身的大小，黑洞本身是一个没有大小的点）存在一定的缺憾，我们知道当物体的速度临近光速时，要考虑相对论效应，上述经典力学的计算方法并没有考虑接近光速时的相对论的效应。因此经典力学的计算结果虽然与利用广义相对论计算出来的黑洞半径结果一样，但是经典力学的计算方法有其局限性。从广义相对论的角度出发，黑洞是时空曲率大到光都无法从其视界逃脱的天体，是通过广义相对论计算出来的。
“
拓展：对于黑洞的研究英国的物理学家和宇宙学家霍金做出了很大的贡献。他的科研贡献主要是对于黑洞的研究，包括证明了奇点定理，面积定理和提出了霍金辐射，同时他的科普贡献也无人能比，代表作有《时间简史》《果壳里的宇宙》等，为大众了解物理前沿提供了一扇窗。霍金的奇点定理讲的是时间有没有开始和终结，霍金通过广义相对论出发进行一系列的数学推演，推导出一个合理的物理时空一定存在奇点，奇点被视为时间的开始或者结束的地方，黑洞内部和外部的时空不同，在黑洞内部时空坐标进行互换，半径变成时间坐标，时间变成空间坐标，黑洞是由于星体塌缩造成的，因此黑洞内部的奇点是时间结束的地方，相反的白洞内部的奇点是时间开始的地方。随后，霍金用微分几何证明黑洞的面积定理即黑洞的表面积只能随时间增大，不能减小，有点类似于热力学第二定律中孤立的热力学系统中熵永不减小。霍金最大的贡献就在于提出了霍金辐射，研究黑洞附近处的真空涨落，用弯曲时空背景下的量子场论证明黑洞确实会产生量子辐射效应，而且射出的粒子能谱是严格的普朗克黑体辐射谱，也就是黑洞确实会产生热辐射。但霍金辐射至今没有被发现也是因为霍金辐射很微弱，比宇宙微波辐射还弱，很难观测。
”
霍金于伽利略忌日生于凡尘，又于今年爱因斯坦的生日归于群星。他一生与轮椅相伴，与病魔抗争，却激励着世人无论在什么时候，都不能忘记头顶的星空，要永葆好奇永远前进。
审核：琚鑫田健
编辑：臧晗
感谢
转载请注明：http://www.hujingahj.com/aqjj/7594.html
当前位置： 虎鲸 > 虎鲸的繁衍 > 每周一讲64高中物理中的黑洞与霍
