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余洪伟 黑洞理论专家 湖南师范大学教授 |
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Sgr A*黑洞的照片,引起了杭城的中学生极大的兴趣。不过,黑洞的理论知识对于中学生来说显然是“超纲”了。高中物理课本只讲到狭义相对论里的基本概念,而黑洞的知识已经涉及广义相对论的范畴。
听说成长读本可以联系到黑洞理论专家,同学们非常兴奋。本期,我们邀请了一位重量级的学者,湖南师范大学教授、教育部长江学者创新团队带头人余洪伟为大家解答问题。他长期致力于相对论与引力、黑洞与宇宙学,以及量子理论基本问题等方面的研究。来自杭二中的高中生们向黑洞专家大胆提问。
看到中学生的提问,余教授很高兴:“有这么多对自然奥秘充满好奇和探究欲的孩子们,中华民族引领世界科学研究的时代就不远了。有机会的话,我很愿意和同学们直接交流。钱江晚报关注基础科学,令人钦佩!”
502班陈明:有没有可能存在很小的黑洞,或许就在地球上,甚至我们身边,只不过因为太小不会破坏地球?如果一个黑洞真的非常小,那么它将如何演变?
答:可以存在很小的黑洞,微型黑洞最可能出现在原初黑洞中。原初黑洞不是由大质量恒星的坍缩形成的,而是诞生在宇宙早期,是早期宇宙的涨落导致的。宇宙在早期由于局域空间的物质分布过于密集,导致物质直接坍缩成黑洞。但是,我们的身边应该不存在微型黑洞。很小的黑洞,会在极短的时间里蒸发掉,这就是“霍金蒸发”。例如,一个质量为一千吨的黑洞,可以算小黑洞,它会在0.000001秒的时间里蒸发殆尽。
502班陈灏:形成黑洞的天体在微观上是如何克服斥力使体积缩小的?
答:对于质量超过一定极限的恒星,任何微观上的斥力都抵抗不了引力坍缩。
508班姚远:黑洞是否像其他星体一样在自转?其转动是否可以测量?在吸积盘上的物体进入史瓦西半径以后,会发生什么?
答:黑洞也有自转,可以观测到它的自转。黑洞的自转速度可以很慢,也可以很快,甚至可以接近光速,达到多快的速度和黑洞的质量有关。物质进入黑洞以后,由于时间和空间坐标互换,速度的定义与黑洞外部不一样了,物质将无法逃脱终止于奇点的命运!