关于黑洞毕业论文

关于黑洞毕业论文

随着我们对宇宙更深入的了解，天文学家们确认一项令人非常惊讶的事情：

每个星系中心，似乎都存在着这么一些超级黑洞，它们的质量，往往是太阳的数百万到数十亿倍的超级黑洞。

就比如，我们银河系中心最大的黑洞，我们最早发现的sgr A*，其质量就有着约400万个太阳般的质量。

可这些超级巨大黑洞，人们发现它们的诞生的时间，居然是宇宙形成的最早期，甚至是在宇宙还没有达到现在年龄的10% 之前......

这个观测结果 ，也产生了给 黑洞理论 ，产生了 最大的冲击 ！

在过去的理论中，我们总以为黑洞的形成，是由于超大恒星的衰老坍缩而成，然后是小黑洞们相互吞噬，然后合并成大黑洞。在更多的时光岁月中，超级黑洞，自然而然就会产生。

可事实上，据传统的理论，依据对黑洞增长速度的了解。就会存在一个非常让人迷惑的悖论：自宇宙大爆炸以来，这么短暂的时间，应该没有足够的时间，让黑洞变得如此巨大。可事实上， 它真就发生了 ！！！

这客观结果的背后，星系中心，那些大得难以想象的超级黑洞，它们的存在，就不可否认地证明了一个事实：一定有什么，我们不知道的奇怪事情，曾发生过......或与我们所理解不一样的科学理论机制不断演绎着。

对此，在2021年4月份的 《皇家天文学会月刊》上，一个国际天文学家小组，就大胆提出了一个新理论：

很显然，这个新黑洞形成机制，从理论角度，也算是给解析 宇宙大爆炸后，在仅仅 8亿年内，就已形成的 超大质量黑洞 的天文现象，一个“合理”的答案。

但它们究竟是如何形成的，又是如何快速成长的……依然是一个缺乏直接科学证据的宇宙谜团。但，新的学说，也为人们探讨超大质量黑洞的形成原因，以及早期宇宙学理论研究，提供了一个非常重要的角度与方向。

作为宇宙中，甚至比黑洞还不可捉摸的东西。哪怕是天文物理学家们，目前，也只能以 盲人摸象的方式 ，去表述我们对它的认知。

因为，我们唯一能探知到它幽灵般的存在方式：目前，也只能借助于 引力透镜 、宇宙中 大尺度结构的形成 、微波 背景辐射等方法和理论来探测暗物质 。

按照学术中，最主流的大爆炸宇宙学 中经常用做的索引模型（ ΛCDM模型 ），由 普朗克卫星 探测的数据得到：整个宇宙的构成中，常规物质（即 重子物质 ）占 4.9% ，而暗物质则占 26.8% ，还有 68.3% 是 暗能量 （ 质能等价 ）。

而按照目前的科学理论，暗物质，它与宇宙中正常的重子物质，能被观测到的相互作用，唯一方式是 引力作用 （我们所能看到的所有东西，其实，都由重子物质构成）。

说得再通俗一点，理论上，它应该存在着，但我们就是 不知道它是什么 ，也不知道它由 什么组成 。但由于爱因斯坦的广义相对论， 透过 重力 产生的效应，理论计算得知，咱们的 宇宙 中，应该大量存在于 宇宙的“暗物质”！

借助于所有物质、天体之间的这种引力 相互作用 ，我们通过可“ 观察 ”的，比如，星系的旋转，光线沿强引力场的弯曲方式，从这些天体间的引力效应现象，再减去普通物质的引力效应，得到暗物质所产生的理论上的引力效应，从而推理计算出暗物质的含量。

人们确认了这么一个事实： 大多数星系，都存在着大量暗物质 ！

这也引出另一个非常值得人们深思的话题，这种宇宙中最奇怪、又广泛存在着的东西，在宇宙相关天体的形成过程中，究竟扮演着什么角色，有会对它们的形成产生什么至关重要的作用呢？

还是说，位于银河系中心的超级黑洞，所有星系中的最早诞生的巨大黑洞，都是由它直接喂养出来的天体呢？

这个理论的支持者，美国加州大学河滨分校的物理学家和天文学家，余海博在自己的论文中阐述一个最大的话题： 为什么早期宇宙的黑洞，都会如此巨大 ？

要得出这个结果，只有两种可能：

第一，这些黑洞从诞生之初，还处于“种子或‘婴儿’期，就是质量巨大的，这是它的DNA所决定；

第二，这些黑洞与我们如今所认知的不一样，它的生长速度，远远要比我们想象中的要快。

又或者是，这两种可能，同时兼有之！

那核心问题就来了，是什么东西的DNA，或者什么样的独特的养分，才能喂养出这样怪物级的黑洞呢？

而目前人们所认知到的物质，似乎都无法满足这个条件！传统的黑洞理论，更无法得出合理的推理结果。

所以，研究小组把焦点转移到新发现的暗物质身上，你试想一下：若这样的超级黑洞中子，是从一个暗物质密集的晕中，就开始形成......

暗物质，会构成的稳定星系内核，其周围弥散着稀薄的暗物质晕，这些内核可能会变得非常稠密，一旦达到临界阈值，就会坍缩成超大质量黑洞。

且相比于常规物质之间会有相互作用的斥力，与物质的引力对抗，没有这样“天敌”的暗物质，反而能在早期宇宙，靠引力快速聚集在一起。越聚越多的暗物质，也让引力不断几何级地增加的情况下，暗物质晕中心凝聚的粒子就会加速，最终，它将在自己的质量下塌缩，形成黑洞的种子。

这样的 种子 一旦形成后，引力作用下，也能把除暗物质粒子之外的常规物质——重粒子同样吞噬增加，促成黑洞的快速成长。

研究小组认为：黑洞坍缩形成的过程，重子粒子物质的存在，也是关键养分之一。同时，这一过程中，各种粒子之间的相互作用，也会导致粘滞，从而驱散中心晕的角动量，进一步帮助崩溃过程......

而且，这种超大质量黑洞的形成方式，很可能比其他黑洞形成机制，理论上会更快发生，使早期宇宙中的超大质量黑洞，在它们栖息的星系形成之前，就已形成！这个理论观点，也彻底颠覆了目前的主流观点。

不过，研究小组坚信这新模型、新理论机制，具体过程中所展现的物理现象或特征，他们也能在未来更精密、灵敏的天文仪器设备能帮助捕捉到相关数据和信息，从而验证他们的模型与推理。

但不得不承认，这种新的形成机制，也为早期宇宙中出现的超大质量黑洞，是如何形成？提供了一个自然的解释。而在这一形成中，不需要恒星先形成，也不需要借助种子黑洞，不断吞噬合并，然后才会产生超大质量黑洞。

参考资料：

1、Seeding Supermassive Black Holes with Self-interacting Dark Matter: A Unified Scenario with Baryons 相互作用下的暗物质：或是超大质量黑洞的源起的种子，也是重子的统一场景；

2、《 科技 日报》3月2日刊，超大质量黑洞可由暗物质直接形成；

3、新疆大学 王同征（硕士毕业论文）大质量双黑洞形成的新通道——黑洞吸积暗物质；

4、Wikipedia， 暗物质 （英语：Dark matter） 相关释义。

#全能创作者#

霍金写的著名的论文有哪些。？

时间简史，万物简史。《时间简史续编》 是宇宙学无可争议的权威，霍金的研究成就和生平一直吸引着广大的读者，《时间简史续篇》是为想更多了解霍金教授生命及其学说的读者而编的。该书以睿智真挚的私人访谈形式，叙述了霍金教授 《时间简史》 的生平历程和研究工作，展现了在巨大的理论架构后面真实的人性。该书本来就不是一部寻常的口述历史，而是对二十世纪人类最伟大的头脑之一的极为感人又迷人的画像和描述。对于非专业读者，本书无疑是他们绞尽脑汁都无法真正理解的，只能当科幻小说看。《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》，是由霍金1976-1992年间所写文章和演讲稿共13篇结集而成。讨论了虚拟空间、有黑洞引起的婴儿宇宙的诞生以及科学家寻求完全统一理论的努力，并对自由意志、生活价值和人的生存方式及进化原理作出了独到的见解。 　　时间简史中，霍金念念不忘的就是大统一理论，这是爱因斯坦未竟的梦想。霍金在本书中坦言，不能用单独的美妙的公式描述和预测宇宙的每一件事情，因为量子理论的测不准原理决定了宇宙是不确定性和确定性统一的。在本书中，霍金通过地图模型来说明宇宙的多样性可能需要一族理论来进行描述。 　　《时空本性》80年前广义相对论就以完整的数学形式表达出来，量子（他个人认为这只是研究理论物理目前的最小单位）理论的基本原理在70年前也已出现，然而这两种整个物理学中最精确、最成功的理论能被统一在单独的量子引力中吗？世界上最著名的两位物理学家就此问题展开一场极端与极端的辩论。本书是基于霍金和彭罗斯在剑桥大学的6次演讲和最后辩论而成。 　　《未来的魅力》本书以史蒂芬·威廉·霍金预测宇宙今后十亿年前景开头，以唐·库比特最后的审判的领悟为结尾，介绍了预言的发展历程，及我们今天预测未来的方法。该书文字通俗易懂，作者在阐述自己观点的同时，还穿插解答了一些饶有有趣的问题。 　　《果壳中的宇宙》该书是霍金教授继《时间简史》后最重要的著作。霍金教授在这本书中，再次把我们带到理论物理的最前沿，在霍金教授的世界里，真理和幻想有时只是一线之差。霍金教授用通俗的语言解释提示我们对宇宙的展开充分的想象，并以他独特的热情，邀请我们一起展开一场非凡的时空之旅。《时间简史——从宇宙空间大爆炸到黑洞》（1988年撰写）这本书是霍金的代表作。作者想象丰富，构思奇妙，语言优美，字字珠玑，更让人咋惊，"世界"之外，未来之变，是这样的神奇和美妙。这本书至今累计发行量已达2500万册，被译成近40种语言。 　　在这本书中，霍金将试图勾勒出我们心目中的宇宙历史——从大爆炸到黑洞，并有机结合各类宗教学理论。在第一讲里，他将简要地回顾过去关于宇宙的构想，并说明我们是如何得到目前的图像的。这或许可以称之为宇宙史的历史。 　　第二讲将解释牛顿和爱因斯坦的两种引力理论何以得出这样的结论——宇宙不可能是绝对静止的，它不得不或是膨胀，或是收缩。而这又意味着，在前200亿年到前100亿年之间，必定有某一时刻，那时宇宙的密度为无穷大或是脱离了某个空间，这就产生了所谓的大爆炸。它极可能就是宇宙的开端。 　　第三讲将谈谈黑洞。黑洞是当某个巨大的星球，或者更大的天体，受其自身引力吸引而自行塌缩（塌陷并紧缩）时形成的（另一种猜测：黑洞是脱离了某个集合空间中的某一元素）。综合感性的哲学理论，“任何事物在时间和空间的洗礼下必将从一个极端走向另一个极端”，这可能正是白洞产生的原因。根据爱因斯坦的广义及狭义相对论，宇宙中可能存在无数黑（白）洞，（也可能我们存在的世界正是黑（白）洞的某一分支）。而有关他们的历史，可能是某一领域的终结，也或许只是一个新的开始，因为知识领略得越多，越发现自己知道的只不过是冰山一角。广（狭）义相对论是经典理论（因为这个世界不存在绝对的理想状态），包括量子力学的不确定原理。 　　第四讲将讲述量子力学如何允许能量从黑洞泄漏出来。黑（白）洞并不像人们所描绘的那样可怕。 　　第五讲将把量子力学思想应用于大爆炸和宇宙的起源。这就得出了这样的设想：时空可能在范围（维）上有限，但没有边缘。这或许类似于地球表面，但它多了两维。 　　第六讲将说明这个新的边界条件如何能用现有的知识结构解释这个问题：尽管物理学定律是时（空）间对称的，但根据化学理论中的微观粒子守恒，任何物质（包括真空状态等），即使是“最”稳定的，也会在本质上发生“相对微小”的变化（具体解释请见化学领域的微观粒子（带电粒子的绕核“行星”运转)。 　　最后，第七讲将讲述我们正如何试图找寻一种统一的理论，如何能把involve量子力学、引力(etc.)的物理学及其他学科（“包括”很智慧地谈到“人”有不灭灵魂的宗教学）真正大一统地联系成一“片”知识的“海洋”。如果我们做到了这一点，我们也许就能真正理解了宇宙（involve natural power),以及我们在其中的位置。 　　该书不是一部寻常的口述历史，而是对二十世纪人类最伟大的头脑之一的极为interesting的theories和discriptions。对于非专业读者，本书无疑是他们享受人类文明成果的机会和滋生宝贵灵感的源泉。《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》，是 史蒂芬·霍金与第一任妻子珍·王尔德 由霍金1976—1992年间所写文章和演讲稿共13篇结集而成。讨论了虚时(空）间、有黑（白）洞引起的初始宇宙，维的诞生以及科学家寻求完全统一理论的努力，并对自由意志、生活价值和死亡作出了独到的见解。在三年工作量并不巨大的学习之后，他获得了一等自然科学荣誉学位，之后进入剑桥大学研究宇宙学，当时牛津大学还没有宇宙学这个专业，于是他试图努力开创。尽管他希望能够跟当时在剑桥的弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)身边做研究，但是他的导师却是丹尼斯·西艾玛(Dens Scama)。在获得博士学位之后，他成为一名研究员，后来成为冈维尔和凯厄斯学院(Gonvlle and Caius College)的教授。 　　1992年耗资350万英镑的同名电影问世。霍金坚信关于宇宙的起源和生命的基本理念可以不用数学来表达，世人应当可以通过电影——这一视听媒介来了解他那深奥莫测的学说。本书是关于探索时间本质和宇宙最前沿的通俗读物，是一本当代有关宇宙科学思想最重要的经典著做，它改变了人类对宇宙的观念。《时间简史》作为宇宙学无可争议的权威，霍金的研究成就和生平一直吸引着广大的读者，《时间简史续编》是为向更多了解霍金教授生命及其学说的读者而编的。该书以坦白真挚的私人访谈形式，叙述了霍金教授的生平历程和研究工作，展现了在巨大的理论架构后面真实的“人”。 　　《乔治开启宇宙的秘密钥匙》中文版发行于2008年年初，这本书由史蒂芬·霍金、其女儿露西·霍金、其学生克里斯托弗·加尔法德所著，是史蒂芬·霍金的“儿童”时期“科普三部曲”之一，这本书当中论黑洞以及很多部分都简述了霍金的新想法，这本书在国内外好评如潮。 　　新纪录片《跟随霍金进入宇宙》10年4月25日在美国探索频道播出。2004年－斯蒂芬·威廉·霍金的霍金悖论与信息守恒　2004年7月21日，在爱尔兰都柏林举行的“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上，霍金的态度来了个180度转弯，表示自己原来的观点错了，信息应该守恒。宣布了他对宇宙黑洞的最新研究结果：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“完全吞食”，事实上被吸入黑洞深处的物质的某些信息实际上可能会在某个时候释放出来：信息守恒。原因是先前把黑洞想得太理想化了，把黑洞热辐射也想得太理想化了。不过，霍金一直没有给出严格的证明来支持自己的新观点。索恩表示此事不能由霍金一个人说了算，他仍坚持信息不守恒的看法。普瑞斯基则表示没有听懂霍金的演讲，不明白自己为什么赢了。目前，这一牵扯到量子论基础的敏感问题还远未解决。 　　黑洞理论的研究已经超出了黑洞本身，它不仅通过信息疑难触及了量子论的重要基石——幺正性，而且掀开了探讨时间性质的新篇章。 　　20世纪60年代到80年代，黑洞研究取得了重大进展。最初人们认为黑洞是一颗死亡了的星体，什么东西都可以掉进去，但任何东西都跑不出来。1974年霍金证明黑洞有温度、有辐射。霍金辐射的发现使黑洞和霍金本人都变得家喻户晓。 　　20世纪80年代以后，黑洞研究的重点逐渐从温度转向信息佯谬。人们早已知道，黑洞外部观测者会失去形成黑洞以及后来落入黑洞的物质的几乎全部信息，这就是“无毛定理”。著名的“霍金辐射”理论.所谓“毛”是指“信息”。黑洞只剩下总质量、总电荷和总角动量3根“毛”可以被外界探知。人们最初认为，虽然外部观测者不能探知黑洞内部物质的信息，但这些信息并没有从宇宙中消失，只不过隐藏在了黑洞的内部。霍金辐射发现之后，人们知道黑洞中的物质最后将全部转化为热辐射，而热辐射几乎不带出任何信息。这样，形成和落入黑洞的物质的信息将从宇宙中消失，信息不再守恒，不仅重子数守恒、轻子数守恒等定律不再成立，量子论的幺正性也将受到破坏。面对如此严重的理论困难，物理学家展开了激烈的争论。理论物理学家大都相信信息守恒，坚信幺正性这一量子论的基石不会被破坏。总之，信息应该守恒。以霍金和索恩为代表的相对论专家则认为信息不一定守恒，幺正性完全有可能被破坏。为此，霍金和索恩与坚信信息守恒的普瑞斯基打赌。 　　"这种理论从诞生之初就遇到了麻烦:它同很多科学家坚持的"信息守恒定律"互为矛盾.这一度被人们称为"黑洞悖论". 　　如同19世纪的科学家断定了能量守恒定律一样,20世纪的许多科学家提出了信息守恒一说——假如这个说法成立,那么"信息守恒定律"无疑将成为科学界最为重要的定律,也许比物质,能量守恒定律的意义更为深远.霍金的黑洞理论引起的激烈争执就是"信息"在黑洞中是否能够保存,守恒."

黑洞像“吃豆人”一样吞噬中子星，他又能带走什么？

假如把宇宙空间当做一个水面，每一个有质量的物件全是“宇宙空间水面”中的“船”，当“船”挪动或相碰时，即化学物质和动能产生运动过量和转变时，便会造成 “水面”造成“漪涟”，这一“漪涟”就是引力波。

毕业论文共同编撰的者、澳大利亚国立大学物理学学校专家教授苏珊·斯科特表明，中子星与黑洞的“死亡螺旋”碰撞产生在大概10亿光年前，因为二者质量这般之大，因此 直到今日，她们还能探测到碰撞在宇宙空间中造成的“漪涟”。

“每一次碰撞都不仅是2个极大而高密度的物件集聚在一起。黑洞吞食了它的伴星中子星，这场景确实如同‘吃豆人’一样。”斯科特说。

澳大利亚国立大学吸引力天体物理管理中心的约翰尼斯·艾希霍尔茨说，这2次探测最开始是在2020年1月5日和15日开展的。本月，科学研究精英团队探测到GW200105和GW200115（以探测时间取名）2个引力波事情，表明存有一种“复合型”新系统——每一个对都有一颗中子星和一个黑洞构成。

艾希霍尔茨称，尽管这类对黑洞吞食中子星的探测十分少见，但她们10天以内探测到2次。在其中一次（GW200105）是一个质量是太阳光9倍的黑洞和一颗质量是太阳光2倍的中子星；另一次（GW200115）是一个质量大概是太阳光6倍的黑洞和一个质量是太阳光1.5倍的中子星。而在2019年探测到的2个引力波事情（GW1900814和GW190426），尚不可以明确是由黑洞—中子星合拼造成的。

斯科特表明，精英团队以前捕获了很多涉及到2个黑洞碰撞和二颗中子星相碰的事情。如今，她们早已完成了“拼图图片的最终一块”，即初次确定观察到来源于黑洞和中子星碰撞的引力波。

科学研究工作人员说，她们的观察将有利于揭开宇宙空间中“最繁杂的秘密”，包含物质的构成、时间与空间的运行等。