霍金自我否定称黑洞并不存在

据英国媒体1月24日报道，英国著名科学家斯蒂芬?霍金教授再次以其与黑洞有关的理论震惊物理学界。他在日前发表的一篇论文中承认，黑洞其实是不存在的，不过“灰洞”的确存在。

在这篇名为《黑洞的信息保存与气象预报》(Information Preservation and Weather Forecasting For Black Holes)的论文中，霍金指出，由于找不到黑洞的边界，因此黑洞是不存在的。黑洞的边界又称“视界”。经典黑洞理论认为，黑洞外的物质和辐射可以通过视界进入黑洞内部，而黑洞内的任何物质和辐射均不能穿出视界。

霍金的最新“灰洞”理论认为，物质和能量在被黑洞困住一段时间以后，又会被重新释放到宇宙中。他在论文中承认，自己最初有关视界的认识是有缺陷的，光线其实是可以穿越视界的。当光线逃离黑洞核心时，它的运动就像人在跑步机上奔跑一样，慢慢地通过向外辐射而收缩。

“经典黑洞理论认为，任何物质和辐射都不能逃离黑洞，而量子力学理论表明，能量和信息是可以从黑洞中逃离出来的。”

霍金同时指出，对于这种逃离过程的解释需要一个能够将重力和其他基本力成功融合的理论。在过去近一百年间，物理学界没有人曾试图解释这一过程。

对于霍金的“灰洞”理论，一些科学家表示认可，但也有人持怀疑态度。美国卡夫立理论物理研究所的理论物理学家约瑟夫?波尔钦斯基(Joseph Polchinski)指出，根据爱因斯坦的重力理论，黑洞的边界是存在的，只是它与宇宙其他部分的区别并不明显。

其实，早在2004年霍金就曾做出过类似表示。当年7月21日，霍金在“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上指出，黑洞并非如他和其他大多数物理学家以前认为的那样，对其周遭的一切“完全吞噬”，事实上被吸入黑洞深处的物质的某些信息可能会在某个时候释放出来。

1976年，霍金称自己通过计算得出结论，黑洞在形成过程中其质量减少的同时，还不断在以能量的形式向外界发出辐射。这就是著名的“霍金辐射”理论。但是，该理论提到的黑洞辐射中并不包括黑洞内部物质的任何信息，一旦这个黑洞浓缩并蒸发消失后，其中的所有信息就都随之消失了。这便是所谓的“黑洞悖论”。

这种说法与量子力学的相关理论出现相互矛盾之处。因为现代量子物理学认定这种物质信息是永远不会完全消失的。30多年来，霍金试图以各种推测来解释这一自相矛盾的观点。霍金曾表示，黑洞中量子运动是一种特殊情况，由于黑洞中的引力非常强烈，量子力学在此时已经不再适用了。但是霍金的这种说法并没有让科学界众多持怀疑态度学者信服。

现在看来，霍金终于给了这个当年自相矛盾的观点一个更具有说服力的答案。霍金称，黑洞从来都不会完全关闭自身，它们在一段漫长的时间里逐步向外界辐射出越来越多的热量，随后黑洞将最终开放自己并释放出其中包含的物质信息。

黑洞的研究过程以及意义

黑洞的研究过程以及意义 1：引言 长期以来，黑洞以它的神秘和怪异一直吸引和困扰着人们，黑洞究竟是什么呢？它是一个洞吗？它黑吗？它冷吗？它内部到底有什么? 观测到的大量间接征兆证实，黑洞在宇宙中普遍存在，但是我们无论如何也不能直接看到它。天文学家推测它可能来自于大恒星塌缩后质量、密度变得很大而引力极强的核心；还有一些观测证据表明，在许多星系的中心更是存在着超级大黑洞。 人类虽然已拥有了先进的天文观测设备，如具有灵敏感光器的大口径光学望远镜，检测细微电磁波信号的大型射电天文望远镜，在外层空间漫游的哈勃太空望远镜等，但是人们却不能看到黑洞。 2：黑洞的研究过程以及意义 2.1黑洞的发现 黑洞刚开始是英国一个地质学家提出，由爱因斯坦预言，再由霍金用理论进行研究。 1965年，人们在天鹅座探测到一个特别强的X射线源，将它命名为天鹅X-1。据推测，它大约距离我们1万光年。1970年，世界第一颗X射线观测卫星“乌呼鲁”（斯瓦希里语“自由”的意思）升空，它发现天鹅X-1与其它X射线源不同，它忽隐忽现，频率快达每秒1000次，而且射线强度变化没有规律。这种不规律的变化，正是物理学家预料物质从吸积盘进入黑洞时将发生的状况。 人们立即对天鹅X-1进行了仔细的搜寻，在它邻近的地方发现了一颗质量约为太阳30倍的炽热蓝色超巨星。经证实，这颗蓝星与天鹅X-1互相绕着对方旋转。从种种迹象来看，天鹅X-1体积非常小，密度远远超过中子星，似乎就是我们预想中的黑洞。天文学界并没有普遍接受这一假设，但大多数人相信，天鹅X-1将是第一个被证认的黑洞。此后，天蝎V861、仙后A等星体也被猜想是黑洞，但是并没有得到确认。1999年美国宇航局发射“钱德拉”X射线望远镜，探测到一颗超新星周围物质喷出的大量X射线，科学家据此认为，这颗超新星中央存在黑洞。该望远撞拍摄的另一张照片，显示了一个遥远类星体喷射出的X 射线流达20万光年之远，其喷射出的能量可能相当于10万亿个太阳释放能量的总和。科学家认为，这样巨大的能量是从类星体中央的一个超大规模黑洞附近发出的。黑洞似乎最可能在恒星最密集和大块物质可能聚集在一起的地方形成。由于球状星团、星系核的中心区域具有这种特点，天文学家越来越相信，这种星团或星系的中心存在黑洞。有科学家认定，我们的银河系中心就有一个巨大的黑洞，其质量相当于1亿颗恒星，占银河系总质量的1/1000，直径为太阳的500倍。如果恒星接近它的速度足够快，也许会被它一口整个吞掉。 2.2黑洞的形成 那么，黑洞是怎样形成的呢？其实，跟白矮星和中子星一样，黑洞很可能也是由恒星演化而来的。 我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中子星形成的过程。当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。 质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据

霍金的宇宙黑洞论

[转载]霍金的宇宙黑洞论。 (2012-01-10 17:15:19) 转载▼ 原文地址：霍金的宇宙黑洞论。作者：花开花落 史蒂芬·霍金是英国著名宇宙学家，他患有运动神经元疾病，在轮椅上度过了大半生。他耗毕生精力研究黑洞普通物理学定理不再适用的时空领域和宇宙起源大爆炸原理，是畅销科普书籍《时间简史》的作者。 科学家认为宇宙中存在看不见的神秘黑洞，它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来，这无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。 据《每日电讯报》报道，世界著名宇宙学家史蒂芬·霍金宣布，他已经解开了黑洞最大的谜团之一。这一宣布立即在天体物理学界引起了轰动。霍金将于7月21日的一次科学会议上正式公开他的黑洞新理论：黑洞并非如他和其他大多数物理学家以前认为的那样“完全吞食”。 黑洞不只是破坏者 传统物理学观点一直认为，黑洞纯粹是一种破坏力量：黑洞将坠入其中的一切物体——无论是巨大的恒星残余还是星际尘埃全部摧毁，即使是光也难以逃逸出来。然而，霍金教授的最新研究有了惊人的发现，他推翻了自己过去的观点而倾向于认为，被吸入黑洞深处的物质的某些信息实际上可能会在未来相当漫长的一段时间里慢慢释放出来，黑洞在星系形成过程中扮演了重要角色。 霍金推翻自己理论 1975年，霍金教授提出了“黑洞向外发出极少量辐射”理论，也就是众所周知的“霍金幅射”，为宇宙论做出了最重要的贡献。然而，他的理论也引出了一个似是而非的观点，因为霍金同时宣称，这些幅射不包含被吸进黑洞中的物质的任何信息，一旦黑洞完全蒸发，关于黑洞的所有信息也就随之消失了。 可是，按照量子力学原理，这样的信息不可能轻易消失。所以近30年来，霍金曾经试图这样自圆其说：量子力学的原则在黑洞内部是行不通的。然而，他的这种解释并不被他的许多同行所认可。

霍金自我否定称黑洞并不存在

据英国媒体1月24日报道，英国著名科学家斯蒂芬?霍金教授再次以其与黑洞有关的理论震惊物理学界。他在日前发表的一篇论文中承认，黑洞其实是不存在的，不过“灰洞”的确存在。 在这篇名为《黑洞的信息保存与气象预报》(Information Preservation and Weather Forecasting For Black Holes)的论文中，霍金指出，由于找不到黑洞的边界，因此黑洞是不存在的。黑洞的边界又称“视界”。经典黑洞理论认为，黑洞外的物质和辐射可以通过视界进入黑洞内部，而黑洞内的任何物质和辐射均不能穿出视界。 霍金的最新“灰洞”理论认为，物质和能量在被黑洞困住一段时间以后，又会被重新释放到宇宙中。他在论文中承认，自己最初有关视界的认识是有缺陷的，光线其实是可以穿越视界的。当光线逃离黑洞核心时，它的运动就像人在跑步机上奔跑一样，慢慢地通过向外辐射而收缩。 “经典黑洞理论认为，任何物质和辐射都不能逃离黑洞，而量子力学理论表明，能量和信息是可以从黑洞中逃离出来的。” 霍金同时指出，对于这种逃离过程的解释需要一个能够将重力和其他基本力成功融合的理论。在过去近一百年间，物理学界没有人曾试图解释这一过程。 对于霍金的“灰洞”理论，一些科学家表示认可，但也有人持怀疑态度。美国卡夫立理论物理研究所的理论物理学家约瑟夫?波尔钦斯基(Joseph Polchinski)指出，根据爱因斯坦的重力理论，黑洞的边界是存在的，只是它与宇宙其他部分的区别并不明显。 其实，早在2004年霍金就曾做出过类似表示。当年7月21日，霍金在“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上指出，黑洞并非如他和其他大多数物理学家以前认为的那样，对其周遭的一切“完全吞噬”，事实上被吸入黑洞深处的物质的某些信息可能会在某个时候释放出来。 1976年，霍金称自己通过计算得出结论，黑洞在形成过程中其质量减少的同时，还不断在以能量的形式向外界发出辐射。这就是著名的“霍金辐射”理论。但是，该理论提到的黑洞辐射中并不包括黑洞内部物质的任何信息，一旦这个黑洞浓缩并蒸发消失后，其中的所有信息就都随之消失了。这便是所谓的“黑洞悖论”。 这种说法与量子力学的相关理论出现相互矛盾之处。因为现代量子物理学认定这种物质信息是永远不会完全消失的。30多年来，霍金试图以各种推测来解释这一自相矛盾的观点。霍金曾表示，黑洞中量子运动是一种特殊情况，由于黑洞中的引力非常强烈，量子力学在此时已经不再适用了。但是霍金的这种说法并没有让科学界众多持怀疑态度学者信服。 现在看来，霍金终于给了这个当年自相矛盾的观点一个更具有说服力的答案。霍金称，黑洞从来都不会完全关闭自身，它们在一段漫长的时间里逐步向外界辐射出越来越多的热量，随后黑洞将最终开放自己并释放出其中包含的物质信息。

霍金提出最新辐射理论

黑洞处于星群中间，望远镜不能直接观测到黑洞，但可借助引力来探测到它们的存在TOM科技讯著名的天文物理学家斯蒂芬－霍金教授近日表示，根据他的最新研究发现表明，黑洞并非从头至尾始终只是具有破坏性，黑洞除了会在星系形成的过程中扮演重要角色外，在经过一段相当漫长的时间后，黑洞也会把一些曾被它吸入的物质“信息”向外界释放出来。霍金的这一观点完善了他早先关于黑洞辐射的理论。霍金计划将于下周在爱尔兰举行的一个学术研讨会上进一步公开他的发现。 黑洞，是在巨大的恒星天体由于自身巨大重力作用而发生坍塌时生成的，它的引力大得惊人以至于没有什么物质可以从这种引力中逃逸出来，包括光在内。对黑洞的研究从18世纪末以来一直倍受天文学家们的关注，当时曾把黑洞认为是一种引力强大得难以想象的宇宙漩涡流，被吸引进去的宇宙物质都永远无法逃脱并最终殒灭其中。 在十九世纪七十年代，斯蒂芬－霍金教授曾首次提出一种全新理论，他认为黑洞在形成过程中，其质量减少的同时还不断在以能量的形式向外界发出辐射。这就是著名的“霍金辐射”理论。但是，理论中提到的黑洞辐射中并不包括黑洞内部物质的任何信息，一旦这个黑洞浓缩并蒸发消失后，其中的所有信息就都随之消失了。 这种说法与量子力学的相关理论出现相互矛盾之处。因为现代量子物理学认定这种物质信息是永远不会完全消失的。 为此霍金曾作出过相应的解释。他认为由于黑洞中的引力非常强烈，量子力学在此时已经不再适用了。但是霍金的这种说法并没有得到科学界众多持怀疑态度学者的信服。 此次霍金的最新研究成果进一步完善了他原先的理论。霍金称，黑洞从来都不会完全关闭自身，他们在一段漫长的时间里逐步向外界辐射出越来越多的热量，随后黑洞将最终开放自己并释放出其中包含的物质信息。 霍金这一全新说法似乎能解释原先理论中的矛盾之处，但同时也在科学界中引起了轩然大波。 物理学家科特－卡特勒在接受《新科学家》杂志的访问时说：“霍金发出了一个信息，他似乎在说‘我已经解决了黑洞理论中的矛盾之处，我想就此发表一些新的看法’。但是我们作为该信息的接受者，预先却并没有看到任何有关的书面阐述。作为对霍金本人的尊重，根据他的名誉，我只能暂且先接受这种说法。” 黑洞研究专家加里－吉本斯教授最近出席了一个由霍金在英国剑桥大学举办的学术研讨会，正是在这次研讨会上，霍金阐述了他的这一最新发现。加里－吉本斯教授在接受媒体采访说：“霍金在这次研讨会上提出的观点也许是一种可行的解决方案。但是具体是否能得到最终认可，我看还需要由大家说了算。” 为此霍金表示他将出席下周在爱尔兰举行的一个学术研讨会，届时他将向外界详细阐述他的这项最新发现。 斯蒂芬－霍金教授是世界著名的物理学家，但是由于患有一种运动神经元疾病，使得他全身瘫痪而被完全限制在一个轮椅中。由霍金编著的《时间简史》一书曾被译成多种文字版本，至今在全球已共售出逾500万册。 黑洞是宇宙中一种密度巨大的天体，其惊人的引力使得从它周围经过物质甚至连光线都无法摆脱其束缚而被吸引，黑洞因此而得名。一直以来科学界认为任何被黑洞吸引进去的物质都将无法从中逃离出来。(Erick 编译)

霍金简介和评价

一位伟大的"巨人"——斯蒂芬·威廉·霍金 这是一位伟大的人,虽然身残,但意志坚强,凭着惊人的毅力,为世界物理学创造了奇迹并解开了宇宙的奥秘.他就是----斯蒂芬·威廉·霍金 一、斯蒂芬·威廉·霍金的生平简介： 霍金于1942年1月8日出生于英国的牛津.1950年举家迁往圣奥尔本斯.1959年入英国牛津大学.1962年在牛津大学完成物理学学位课程，搬到剑桥大学攻读研究生,1963年霍金被诊断患有运动神经元疾病.1965年进入剑桥大学冈维尔和凯厄斯学院任研究员,被授予博士学位.他的研究表明:用来解释黑洞崩溃的数学方程式，也可以解释从一个点开始膨胀的宇宙。同年他与珍.王尔德(简·王尔德)结婚.1967年长子罗伯特出生.1969年他被起任冈维尔和凯厄斯学院科学杰出成就研究员.1970年霍金研究黑洞的特性。他预言,来自黑洞（现在叫霍金辐射）的射线辐射及黑洞的表面积永远也不会减少。同年他的女儿露西出生,而他也在那一年开始使用轮椅.1973年他的首部著作《空时的大型结构》出版.1974年他被选为英国皇家学会会员.他继续证明，黑洞有温度，黑洞发出热辐射，以及气化导致质量减少并发现霍金辐射.1975—1976年间霍金获得伦敦皇家天文学会的埃丁顿勋章、梵蒂冈教皇科学学会十一世勋章、霍普金斯奖、美国丹尼欧海涅曼奖、马克斯韦奖和英国皇家学会的休斯勋章6项大奖.1977年他被任命为剑桥大学引力物理学教授.1978年获世界理论物理研究的最高奖爱因斯坦奖.1979年他的次子蒂莫西出生而他的《广义相对论评述：纪念爱因斯坦百年诞辰》出版.1980年他担任剑桥大学数学鲁卡斯教授.1981年他参加梵蒂冈宇宙学大会,宣布无边界构想.并出版《超时空和超引力》.同年他被授予大英帝国高级骑士.1985年他在瑞士病倒,实行气管造口手术从而失去语言能力,使用带造音器的计算机.1988年他出版《时间简史》，获沃尔夫基金奖，成为关于量子物理学与相对论最畅销的书。1989年他被授予大英帝国荣誉爵士.1990年他与结婚25年之久的妻子简·怀尔德离婚.1991年他的《时间简史》同名电影上映.1993年著作《“黑洞与婴儿宇宙”及其他论文》出版.1995年9月16日,他与他的护士伊莱恩·梅森结婚.1996年至今他继续在剑桥大学工作,2001年10月他的又一部力作《果壳中的宇宙》出版发行.2004年7月，霍金修正了自己原来的“黑洞悖论”观点错了，信息应该守恒。2006年，霍金第三次来中国，他带来的仍然是自己关于宇宙学最新的研究，在香港科技大学体育馆主持一个题为「宇宙的起源」的演讲；在人民大会堂向北京的公众讲述《宇宙的起源》.2007年霍金与露西吉高佛尔德合著的儿童科幻小说《乔治通往宇宙的秘密钥匙》于9月6日率先在法国出版发行。这本书是霍金写的第一本儿童读物，霍金在书中向儿童解释了自己关于时间和宇宙方面的学说.2 009年8月12日他获得自由勋章. 二、斯蒂芬·威廉·霍金的研究领域： 斯蒂芬?霍金一直从事宇宙的基本定律的研究工作，着重致力于研究黑洞。霍金的研究对象是宇宙，但他对观测天文从不感兴趣，只有几次用望远镜观测过。与传统的实验、观测等科学方法相比，霍金的方法是靠直觉。 与罗杰?彭罗斯一起，他发现爱因斯坦的广义相对论暗示了空间和时间是从大爆炸奇点处开始而至黑洞结束。这些结果显示把广义相对论与量子理论结合起来是必要的，这是二十世纪前半世纪的另一个科学发展。他发现的这样一个结合的一个后果是黑洞不应该是完全黑的，黑洞向外辐射，最终蒸发，消失。另一个推测是宇宙在想象的时间里没有边缘，它是无限的。这将意味着宇宙形成的方式完全是由科学定律决定的。 同时他还致力于理论物理学，与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理，他还证明了黑洞的面积定理。 三、斯蒂芬·威廉·霍金主要成就：1989年他获得英国爵士荣誉称号,成为了英国皇家学会学员和美国科学院外籍院士;获得伦敦皇家天文学会的埃丁顿勋章;梵蒂冈教皇科学学会十一世勋章;霍普金斯奖;美国丹尼欧海涅曼奖;马克斯韦奖;英国皇家学会的休斯勋章;1978年获物理界最有威望的大奖—阿尔伯

我对黑洞的认识

我对黑洞的认识 我们都知道逃逸速度。星体所产生的引力场（和星体的质量及密度有关）越大，从其表面逃逸所需的极限速度就越大。如果这个引力场大到某个极限，使以光速运动的物体也不能挣脱它的束缚而逃逸，那么我们将无法观察到这个星体，仅能感受到它的引力效应。这就是在200年前对黑洞的最初定义。实际上，对于光不能象对待普通物体那样考虑，因为普通物体在上抛的过程中速度逐渐变慢并最终落回地面，而光是以不变的速率前进的。因此必须以广义相对论的观点重新解释黑洞现象也就是：光由于强大的引力场造成的空间--时间扭曲，而被强烈地折弯并回到星体表面，不能从其表面逃逸。黑洞是一个空间--时间区域，它的最外围是光所能从黑洞向外到达的最远距离，这个边界称为"事件视界"。它如同一个单向的膜，只允许物质穿过视界并落到黑洞里去，但没有任何物质能够从里面出来！ 那么黑洞是如何形成的呢？让我们先从恒星的生命周期说起。宇宙早期的星云物质--绝大部分是氢的极其稀薄的气体--由于自身的引力作用而收缩成恒星。由于收缩过程中气体原子相互碰撞的频率和速度越来越高，导致气体温度上升并最终使恒星发光。当温度如此之高，以致于氢原子碰撞后不再离开而是聚合成氦，这被称为"热核聚变"。聚变释放出的巨大能量使恒星气体的压力进一步升高，并达到足以平衡恒星内部引力的程度，于是恒星的收缩停止下来，并在相当长的时间里稳定地燃烧。当恒星耗尽了这些氢之后，由于核反应的减弱而开始变冷，恒星气体的压力不足以抵抗自身引力的而导致恒星重新开始收缩。恒星中的氦元素发生聚变形成碳或氧之类较重的元素。但这一过程并没有释放太多的能量，恒星继续收缩。 诺贝尔奖得主，印度裔美籍科学家强德拉塞卡在1928年指出，由于"泡利不相容原理"（在同一轨道不存在两个运动状态完全相同的粒子）的作用，当恒星进一步缩小时，物质粒子靠得非常近并且必须严格地遵守不相容原理，因而粒子之间发散的趋势平衡了恒星自

霍金说,我们并非无法逃离黑洞

霍金说，我们并非无法逃离黑洞 本文只能在《好奇心日报（ 只能在《好奇心日报（https://www.wendangku.net/doc/4f10107002.html,）》发布，即使我们允许了也不许＊本文 转载＊ 马萨诸塞州坎布里奇电 — “黑洞无毛。”（A black hole has no hair.） 半个世纪以前，理论物理学家、物理学术语创造大师、普林斯顿大学教授约翰·阿奇博尔德·惠勒（John Archibald Wheeler）提出了这个看似简短不合逻辑的神秘结论，为现代物理学立下了一根支柱。 “黑洞无毛”理论根据经典的引力场方程式，描述了大自然消除落入黑洞的一切物体大部分属性的能力。黑洞的这一特点严重破坏了科学预测未来的能力，颠覆了我们对于宇宙运作方式的理解。 如今，事实证明，这个理论似乎有可能是错误的。 近来，史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）坐着轮椅穿过哈佛大学古老的木墙板桑德斯剧场（Sanders Theater）舞台，向黑洞开战。黑洞是科学界所能想象到的最可怕的恶魔之一，霍金博士自己也曾为它的出现添砖加瓦。黑洞就像是宇宙中一个难以穿透的无底深渊，长期以来，人们始终认为，没有任何东西能够从其视界逃脱——就连光线和思想也不能。

然而现在，这位一生都在与卢·格里克病作斗争的科学家告诉我们：我们不必如此畏惧黑洞。 本周出版的《物理评论快报》（Physical Review Letters）上刊登的一篇论文中，霍金博士和他的同事、哈佛大学教授安德鲁·施特罗明格（Andrew Strominger），以及英国剑桥大学（Cambridge University）教授马尔科姆·佩里（Malcolm Perry）表示，他们已经找到了指明逃离黑洞方法的线索。 “黑洞曾一度被认为是永远无法逃脱的监狱，但实际情况并非如此，”霍金博士用他著名的、由合成器处理过的机械声音说道，“要是你觉得自己被黑洞困住了，那也别放 弃，摆脱黑洞的方法还是有的。”

史蒂芬·霍金：黑洞不“黑”

史蒂芬·霍金：黑洞不“黑” 大多数物理学家若是敢愣头愣脑地写篇论文，宣称“根本没有黑洞”——至少没有我们平常想象的那种黑洞——估计都会被列为二百五。但若提出来要重新定义这些宇宙怪兽的人是史蒂芬·霍金（Stephen Hawking），这就值得大家正经考虑一下了。在一篇在线发表的论文中，这位英国剑桥大学的物理学家作为现代黑洞理论的创立者之一，推翻了事件视界（event horizon）的概念。所谓事件视界，是被认为包覆于每个黑洞周围的不可见的边界。一旦进入了这个边界，包括光在内的一切都将永无逃离之日。 霍金在他这次惊世骇俗的主张当中，以温和得多的“表观视界”（apparent horizon）代替了事件视界。表观视界只会暂时地禁锢物质和能量，最终还是会把它们释放出来，尽管已是面目全非。 “在经典理论中，什么都不能从黑洞中逃脱。”霍金对《自然》杂志说。然而量子理论却“意味着能量和信息能够逃离黑洞”。若要完满地解释这一过程，这位物理学家承认，人们需要一个能将引力和其他基本自然力统一起来的理论。然而这个目标已经令物理学家上下求索了接近一个世纪。“正确的解答，”霍金说，“依然是不解之谜。” 霍金1月22日将论文发表在了arXiv预刊本服务器上。他为其取了个古怪的标题《信息留存与黑洞天气预报》（Information Preservation and Weather Forecasting for Black Holes）。这篇论文是根据2013年8月他通过Skype在加利福尼亚圣芭芭拉市凯维里理论物理研究所的一次会议上发表的讲话整理而成的，目前还没有接受过同行评议。 火墙的困扰 霍金这项新的研究旨在解决所谓的黑洞火墙悖论。自打由凯维里研究所的理论物理学家约瑟夫·玻尔钦斯基（Joseph Polchinski）及其同事提出来，该悖论已经折磨了物理学家们差不多两年。 在一项思想实验中，研究者对一名不幸落入黑洞的宇航员的命运提出了追问。事件视界的存在是爱因斯坦广义相对论简单而直接的数学推论。1915年下半年，爱因斯坦发表广义相对论还不到1个月，德国天文学家卡尔·史瓦西（Karl Schwarzschild）便在写给爱因斯坦的一封信中指出了这一点。长久以来物理学家们一直认为，在这一场景中，宇航员在越过事件视界之时还是无忧无虑的，浑然不知即将到来的霉运。之后他被慢慢拉向中心，途中身体被拉伸得越来越细长，浑如一根兰州拉面。最终他将在奇点——理论上密度无穷大的黑洞中心——被压缩得无影无踪。 然而在细致分析这一情景时，玻尔钦斯基的团队有了一个惊人的发现：描述小尺度粒子行为的量子理论将之前认为的情形完全改变了。他们说，量子理论决

《科学奇才霍金》练习题课后练习题及答案编制者复旦中学陆增堂

5 科学奇才霍金 1 斯蒂芬·霍金是当代科学奇才。1933年生于英国，他是一位与疾病顽强斗争中创造了辉煌的科学成果的科学家。 2 霍金在8岁时，就因病魔缠身而行走不便。靠攀登科学高峰的雄心壮志，他发愤学习，勇敢地向命运抗争。中学时，他就显示了对物理学的浓厚兴趣，打算终生从事实验物理研究。 3 但是，当他第一次站在格林尼治天文台上，通过望远镜观察天体的时候，他的想法改变了。因为他看不清楚天体的运行，眼前只是茫然一片。他断定自己不能搞实验物理研究，就决定从事理论物理的钻研了。 4 上世纪60年代，进入大学读书的霍金开始关注天体物理学界的热门话题——黑洞，并且加入了黑洞研究者的行列。 5 这时，更大的不幸降临在他的头上：脊髓硬化，半身瘫痪、不能握笔、说话困难，这不仅威胁到他的科研活动，甚至连正常的生活也要依赖他人了。最简单的行为——说话，都因吐字含糊而得由助手或妻子翻译转述。但这并没有使霍金屈服，他还在静静地坚持读书和研究。

6 由于握笔不便，不能随时写出自己闪光的思想。由于说话困难，就得在头脑里锤炼最精辟的语言。长期艰苦的思维活动，练就了他超常的记忆力，甚至连最复杂艰深的数学推导都能记得一清二楚。一位科学家在一次学术研讨会上看见霍金说出一黑板数学推导公式后惊叹：“神奇的霍金，简直是把整个宇宙都记在脑子里了！” 7 霍金主要的工作方式只能是静思默想。人整日整夜地坐在轮椅上，而思想却无时无刻不在广阔无垠的天空中遨游，他创造性地运用最现代的科学理论的观点研究黑洞，建立了微型黑洞蒸发理论。这种理论一问世，科学界为之轰动。公认他为当代最杰出的理论物理学家之一，他因此获得了爱因斯坦奖金。 8 时间又过去了近三十年，霍金从未停止过对黑洞的研究，在最近的一次国际学术研讨会上，他宣布了对黑洞的全新理论，修正了自己过去对黑洞的某些看法，这个理论将使有关黑洞的研究进入一个崭新的阶段。 9 对于霍金这一伟大成果，他的老师，也是着名的物理学家有这样的概叹：“像霍金这种突破，在物理学历史上极其罕见。而以其残疾之身，

黑洞力学的简单认识

黑洞力学的简单认识 生命科学学院09三班孙弘（21620092202902） 黑洞热力学，或称作黑洞力学，是发展于1970年代将热力学的基本定律应用到广义相对论领域中黑洞研究而产生的理论。虽然至今人们还不能清晰地理解阐述这一理论，黑洞热力学的存在强烈地暗示了广义相对论、热力学和量子理论彼此之间深刻而基础的联系。尽管它看上去只是从热力学的最基本原理出发，通过经典和半经典理论描述了热力学定律制约下的黑洞的行为，但它的意义远超出了经典热力学与黑洞的类比这一范畴，而将强引力场中量子现象的本性包含其中。 在经典的广义相对论范畴下，黑洞遵循无毛定理，即它只具有三个物理量：质量、角动量、电荷。无毛定理认为一旦这三个物理量被确定黑洞就被唯一地确定下来。由于黑洞没有熵的定义，随之而来的问题是：倘若粒子（或其他任何东西）落入黑洞后，它们的熵就由此消失了，如此宇宙作为一个孤立系统其中的熵就会减少，这违背了热力学第二定律。 1972年，史蒂芬·霍金证明了黑洞视界的表面积永不会减少，两个黑洞合并后的黑洞面积不会小于原先两个黑洞面积之和。与此同时，普林斯顿大学的一名以色列年轻学生雅各布·贝肯斯坦借用了霍金关于黑洞面积永不减小的理论提出了黑洞熵的概念，他提出黑洞的表面积与它的熵成正比。如此黑洞的视界表面积成为了它的熵的量度，从而不会违反热力学第二定律。贝肯斯坦在他的论文中指出： “黑洞物理学和热力学之间存在有很多相似之处，其中最显著的是黑洞表面积和熵的行为的相似性：这两个量都是不可逆地增加的。” —雅各布·贝肯斯坦：《黑洞和熵》Phys. Rev. D 7:2333-2346 (1973) 贝肯斯坦以这个相似性为出发点建立了黑洞熵的概念，然而随之而来的新问题是：如果黑洞具有熵，那么根据热力学第三定律它也应该具有温度，从而会产生热辐射，但这显然又和当时认为的任何物质都无法逸出黑洞的事实相矛盾。 二十世纪六十年代末，罗杰·彭罗斯爵士提出了所谓彭罗斯过程，这是从旋转黑洞中抽取能量并使之角动量降低的一种机制。简单说来，当有一个具有动量和能量的物体进入一个旋转黑洞的能层后（实现彭罗斯过程的运动轨迹需要十分精确），如果这个物体一分为二，在彭罗斯过程下其中一部分会坠入事件视界，另一部分则会逸出能层并获得比原先系统所具有的更大的能量。此时坠入视界的部分具有负值的能量和角动量，因此彭罗斯过程的代价是降低了黑洞的角动量，这一过程可简单地表述为

浅析黑洞

浅谈黑洞 摘要：本文介绍了有关黑洞的一些问题,包括黑洞的形成，黑洞的有趣现象等；主要详细地介绍了霍金关于黑洞的观点以及新理论。2004年7月21日，英国传奇科学家斯蒂芬·霍金教授宣布他对宇宙黑洞的最新研究结果。虽然霍金的新理论还有待证实，但是它的提出标志着对黑洞认识的一大进步。人们相信黑洞的存在，期待着有一天能够彻底破解黑洞之谜。 关键词：黑洞新理论霍金 一、黑洞的形成和有关黑洞的几点常识 自上世纪60年代以来，天文学家已获得证据，某些星系能发射极强的电磁辐射，这种辐射是由被吸入星系中心黑洞的旋涡状物质引起的。天文学家此次的观测证实了这一论据：恒星在被黑洞撕裂前，其中的气体被加热到数百万摄氏度，导致产生了X射线暴，这个过程中释放出的能量与一次超新星暴发相当。[1]那么，黑洞是怎么形成的呢？ （一）黑洞是怎样形成的 1、黑洞的概念。 黑洞是理论预言的一种天体，空间的强引力区域，其脱离速度等于光速，因不会有光辐射逸出而得名。其基本特征是：具有一个封闭的视界，外来的辐射和物质可以进入视界之内，而视界内的任何物质都不能跑到外面。视界就是黑洞的边界。观测表明，在某些星系的核心可能有质量为108-109太阳质量的大型黑洞。迄今为止还没有直接寻找到黑洞。[2] 2、黑洞的产生过程。 想象一颗具有10倍太阳质量的恒星。在它的大约10亿年寿命的大部分时间里，该恒星在其中心把氢转化成氦而产生热。释放出的能量会产生足够的压力，以支持该恒星去抵抗自身的引力，这就产生了半径约为太阳半径5倍的物体。从这种恒星表面的逃逸速度大约是每秒1000公里。也就是说，一个以小于每秒1000公里的速度从该恒星表面点火垂直上升的物体，会被恒星的引力场拖曳回到表面上来，而具有更大速度的物体会逃逸到无穷远去。 当恒星耗尽其核能，那就没有东西可维持其向外的压力，恒星就由于自身的引力开始坍缩。随着恒星收缩，表面上的引力场就变得越来越强大，而逃逸速度就会增加。当它的半径缩小到30公里，其逃逸速度就增加到每秒30万公里，也就是光的速度。从此以后，任何从该恒星发出的光都不能逃逸到无穷远，而只能被引力场拖曳回来。根据狭义相对论，没有东西可能比光旅行得更迅速。这样，如果光都不能逃逸，别的东西就更不可能。 （二）最古老的黑洞 2004年6月，美国科学家称，他们发现了距地球非常遥远的星系中的一个古老的黑洞，形成时间在127亿年前，即在形成宇宙的大爆炸之后大约1亿年。因此科学家为之惊奇，它如何在如此“短暂”的时间内，就聚集了如此大量的物质成为黑洞。 这个黑洞是科学家迄今所知的最古老的黑洞，科学家将它命名为Q0906＋6930，它的重量是银河系所有恒星的总和，体积大到装下我们1000个太阳系还有余。领导该项研究的美国斯坦福大学天文学副教授罗杰·罗马尼说：“这个黑洞在宇宙还十分年轻时就形成了，而且它的巨大体积，很让我们吃惊。像这样巨大的黑洞很少见。” 黑洞是人类肉眼无法看见的，科学家只能通过测量它附近发射出的X射线和伽马射线，来确定它的存在，并测量它对位于它附近的星体的引力效应来确定它的质量。但是这个巨大

爱因斯坦与霍金的宇宙 作业题目与答案

1、解释链式反应 (30.0分) 题目要求：解释链式反应 核反应产物之一又引起同类核反应继续发生、并逐代延续进行下去的过程。链式反应指核物理中，核反应产物之一又引起同类核反应继续发生、并逐代延续进行下去的过程。 铀核吸收一个中子以后，按30多种不同的方式发生裂变，生成的碎片又发生一系列的β衰变，因此，一共产生30多种元素的近300种同位素。难怪费米、伊伦·居里、哈恩等当时第一流的科 学家都被这种现象迷惑了那么长的时间。核裂变时，绝大部分是不对称裂变，对称裂变的几率是很小的(质量数118附近)。这种不对称裂变，在裂变现象发现后不久就通过各种实验方法得到确 证，但是在核理论已经取得巨大进展的今天，这种不对称裂变的原因，依然是一个谜。 2、解释相对论性量子理论。 (30.0分) 题目要求：解释相对论性量子理论。 1930年狄拉克提出一个理论，被称为空穴理论。这个理论认为由于电子是费米子，满足泡利不相容原理，每一个状态最多只能容纳一个电子，物理上的真空状态实际上是所有负能态都已填满电 子，同时正能态中没有电子的状态。因为这时任何一个电子都不可能找到能量更低的还没有填入 电子的能量状态，也就不可能跳到更低的能量状态而释放出能量，也就是说不能输出任何信号， 这正是真空所具有的物理性质。按照这个理论，如果把一个电子从某一个负能状态激发到一个正 能状态上去，需要从外界输入至少两倍于电子静止能量的能量。这表现为可以看到一个正能状态 的电子和一个负能状态的空穴。这个正能状态的电子带电荷-e，所具有的能量相当于或大于一个 电子的静止能量。按照电荷守恒定律和能量守恒定律的要求，这个负能状态的空穴应该表现为一 个带电荷为+e的粒子，这个粒子所具有的能量应当相当于或大于一个电子的静止能量。这个粒子的运动行为是一个带正电荷的“电子”，即正电子。狄拉克的理论预言了正电子的存在。1932年美国物理学家安德森（Carl David Anderson）在宇宙线实验中观察到高能光子穿过重原子核附近时，可以转化为一个电子和一个质量与电子相同但带有的是单位正电荷的粒子，从而发现了正 电子，狄拉克对正电子的这个预言得到了实验的证实。正电子的发现表明对于电子来说，正负电 荷还是具有对称性的。狄拉克的空穴理论给出了反粒子的概念，正电子是电子的反粒子。 3、简述广义相对论。 (40.0分) 题目要求：简述广义相对论。 广义相对论的三大验证 水星近日点进动、光线在引力场中弯曲（引力透镜）、星系谱线红移。 在广义相对论中，物体在四维时空中总是沿着测地线运动，测地线也就是在四维时空中，两点间最短路径。光线也必须遵循测地线。这些测地线，对应于三维空间中的直线。 几何平面是二维平坦空间的一个例子，在它上面的测地线是直线，那么地球这样的球体表面，其实可以看做是一个二维的弯曲空间，你可以想象把一张纸卷起来的样子，那么原本在这张纸上的直线，随着纸被卷起，也变得弯曲了。那么我们也就不难想象，其实地球并不一定是在沿着曲线轨道运动，有可能是在直线运动，只不过时空弯曲了，才显得地球的运动轨道弯曲了，而事实确实如此！太阳的质量弯曲时空，使得地球虽然在四维空间中遵循笔直路径，但我们在三维空间中看去，它却是沿着几乎圆周的轨道运动。 爱因斯坦的相对论所预言的行星轨道要比牛顿引力论准确，尤其在水星轨道问题上，牛顿的引力论得到的轨道跟实际观测误差很大，而观测与爱因斯坦相对论得到的结果却是一致的。狭义相对论告诉我们，对于相对运动的观察者们，时间推移得不一样；广义相对论告诉我们，

霍金称黑洞根本不存在 只存在灰洞

霍金称黑洞根本不存在只存在灰洞 斯蒂芬·霍金有了一个新的令人费解的黑洞理论，这个怪异的宇宙物体再次给了霍金机会来巩固了他的声誉，以证明他是活在这世界上的最著名的科学家。他在nature news 上发表了一篇文章推翻了自己的黑洞理论称由于找不到黑洞的边界，因此黑洞是不存在的。他提出了一个新的“灰洞”理论认为，物质和能量在被黑洞困住一段时间以后，又会被重新释放到宇宙中。为了使您不会陷入混乱，请阅读我们下面的解读： 黑洞究竟是什么？ 这真是一个好问题。根据理论物理学家所言，它们曾经是一块时空区域(组成宇宙的结构)，由于渐渐聚集到一起，它们巨大的引力就产生了一种被称为事件视界东西，使得你无法从黑洞中看到任何东西，甚至连光都没办法从其中离开。然而在1974年，霍金将量子力学引入对于黑洞图片的研究中，引发了一场直到今天还在进行的争论。 量子理论有什么问题？ 量子力学与物理学中的另一大理论—广义相对论，之间存在着一些分歧。因此很难确认两者在何种情况下是有意义的，例如在黑洞这个问题上就是如此。霍金将量子理论应用到黑洞的研究中，并且意识到黑洞并非会吸收所有的物质。相反，黑洞应该会排放少量的辐射，这使它们逐渐萎缩并最终消亡。好的，因此黑洞并不是不朽的。那么问题在于？ 霍金的辐射理论还认为，当一个黑洞消亡时，其中所有的物质都会随之消失，但这种观点却是量子理论所不能解释的。在量子物理学中，即使进入另外一个黑洞之中，关于原先黑洞消亡的信息是永远不会消失的。其他理论学家提出了新的理论，即信息可以通过类似蒸发的手段脱离黑洞，以此来解释之

前的“信息悖论”。起初，霍金并不赞同这种观点，直到30年后，他自己证明了这件事的可能性，并被迫承认了与另一个物理学家7年前的赌约。 这意味着现在所有人都赞同现有的黑洞理论？ 但愿如此。在过去的18个月里，黑洞研究团体一直在竭力反对一种由信息悖论衍生出来的观点—防火墙悖论。由加州圣巴巴拉大学的Joseph Polchinski 领导的一个团队提出了一个理论，离开黑洞会产生巨量的能量并在事件视界处制造一个火墙，并摧毁任何在其中的物质。这个理论打破了相对论关于穿过事件视界是平安无事的理论—这产生了一个悖论。 这是量子理论与相对论之间的又一次对决！ 事实确实如此。防火墙悖论意味着这两种理论有一种是错误的，所以物理学家们争先恐后地在两种理论间寻找一种不会产生火墙问题的平衡性的解释。现在霍金已经介入其中，并表示想要解决这个问题的办法，就是放弃那个让黑洞变得如此奇妙的东西—事件视界理论。 等一下…这是否意味着实际上你是可以从黑洞中逃脱的？ 当然，想要从黑洞中逃脱你可能先要有能力以光速行驶。在本周早些时候，霍金在网上发布的文章中说道：“事件视界不存在并不意味着黑洞并不存在—从物理学的角度来说，光线是不可能无穷尽的传播的”。相反，黑洞表面存在一种“表观视界”，它可以吸收光线，但也会因为量子波动的原因导致形状发生变化，这便给光线的逃脱带来了可能性。 这两种视界真的那么不相同？ 答案目前还不清楚。表观视界的观点并不是一个全新的观点，霍金以及牛津大学的Roger Penrose之前曾经运用广义相对论证明了这两个视界其实是相同的。在霍金最近的一篇论文中提到，运用量子力学可能可以揭示两者的不同。 那这是一个新的理论吗？

黑洞的研究过程以及意义

黑洞的研究过程以及意义

黑洞的研究过程以及意义 1：引言 长期以来，黑洞以它的神秘和怪异一直吸引和困扰着人们，黑洞究竟是什么呢？它是一个洞吗？它黑吗？它冷吗？它内部到底有什么? 观测到的大量间接征兆证实，黑洞在宇宙中普遍存在，但是我们无论如何也不能直接看到它。天文学家推测它可能来自于大恒星塌缩后质量、密度变得很大而引力极强的核心；还有一些观测证据表明，在许多星系的中心更是存在着超级大黑洞。 人类虽然已拥有了先进的天文观测设备，如具有灵敏感光器的大口径光学望远镜，检测细微电磁波信号的大型射电天文望远镜，在外层空间漫游的哈勃太空望远镜等，但是人们却不能看到黑洞。 2：黑洞的研究过程以及意义 2.1黑洞的发现 黑洞刚开始是英国一个地质学家提出，由爱因斯坦预言，再由霍金用理论进行研究。 1965年，人们在天鹅座探测到一个特别强的X射线源，将它命名为天鹅X-1。据推测，它大

约距离我们1万光年。1970年，世界第一颗X 射线观测卫星“乌呼鲁”（斯瓦希里语“自由”的意思）升空，它发现天鹅X-1与其它X射线源不同，它忽隐忽现，频率快达每秒1000次，而且射线强度变化没有规律。这种不规律的变化，正是物理学家预料物质从吸积盘进入黑洞时将发生的状况。 人们立即对天鹅X-1进行了仔细的搜寻，在它邻近的地方发现了一颗质量约为太阳30倍的炽热蓝色超巨星。经证实，这颗蓝星与天鹅X-1互相绕着对方旋转。从种种迹象来看，天鹅X-1体积非常小，密度远远超过中子星，似乎就是我们预想中的黑洞。天文学界并没有普遍接受这一假设，但大多数人相信，天鹅X-1将是第一个被证认的黑洞。此后，天蝎V861、仙后A等星体也被猜想是黑洞，但是并没有得到确认。1999年美国宇航局发射“钱德拉”X射线望远镜，探测到一颗超新星周围物质喷出的大量X射线，科学家据此认为，这颗超新星中央存在黑洞。该望远撞拍摄的另一张照片，显示了一个遥远类星体喷射出的X射线流达20万光年之远，其喷射出的能量可能相当于10万亿个太阳释放能量的总

关于对黑洞的理解

对于黑洞的理解 一、黑洞的起源与黑洞的形成 第一个提出黑洞思想的是18世纪的著名法国数学家拉普拉斯（https://www.wendangku.net/doc/4f10107002.html,place，1794—1827）。我们都知道，当火箭速度超过某个“逃逸速度“时，它就能克服地球引力飞入外部空间去。任何物体的速度若小于此“逃逸速度”，就不可能飞出引力范围，1957年拉普拉斯根据牛顿的万有引力定律通过计算得出：当天体的质量非常大时，其引力将极其强大，如果其上的“逃逸速度”大于光速。则光也不可能从这样的天体上射到外部空间去。外部的观察者就看不到该天体上发出的光，因而认为该天体是“黑”的，这就是一个“牛顿黑洞”。 1、黑洞的含义；黑洞，广义相对论所预言的一种特殊天体。它的基本特征是具有一个封闭的视界。视界就是黑洞的边界。外来的物质和辐射可以进入视界以内，而机界内的任何物质都不能跑到外面。 2、黑洞的起源；两质子星22亿年前相撞，今年5月射线才到达地球。天文学家们成功地观测到了两个密度极大的质子星相撞后，诞生一个密度相对小的黑洞，星体相撞的地点距离地球220万光年，所以实际上相撞事件发生在22亿年前，而撞击产生的伽马射线直到今年5月9日才到达地球。这些伽马射线的余晖是在9日夜里被美国航空航天局X射线观测卫星、“褐雨燕”(Swift)发现的，“褐雨燕”卫星于2004年11月进入太空，其主要任务是通过观察宇宙伽马射线爆发探究黑洞的起源。 3、黑洞的形成；黑洞是一种体积极小、质量极大的天体，在其强大引力的作用下，连光都无法逃逸。宇宙中已知的黑洞主要有超巨黑洞和小质量黑洞两类。 4、黑洞主要特征是：（1）这个区域有很强的磁场和引力，不断吞噬大量的星际物质，一些物质在它周围运行轨迹会发生变化形成圆形的气体尘埃环；（2）它有很大的能量，可以发出极强的各类射电辐射；（3）由于它极大的引力作用，光线在它附近也会发生弯曲变化。 二、黑洞的形成 如果恒星的质量超过奥本海默极限，则没有任何力量能够抵制住强大的引力， 星体将塌缩到自身的引力半径之内，从而形成黑洞。 从超新星爆发的角度来看，星体塌缩是一种非常猛烈的过程，爆炸崩掉恒星 的外壳，同时产生指向星体中心的巨大压力，使星体的中心部分形成黑洞。 除去恒星塌缩以外，形成黑洞还有其他途径。例如，在星系的中心聚集着亿 万颗太阳和别的物质，在演化过程中很可能发生物质收缩和恒星之间的碰撞，从 而形成巨大质量的星级黑洞。 三、霍金的黑洞理论 人们知道，在经典引力论的框架里，黑洞只能吞噬物质，而不能吐出物质。黑洞的表面(视界)犹如地狱的入口，是一个有去无返的单向膜。霍金曾经证明视