引力坍缩

时间:2024-11-30 07:51:44编辑:优化君

宇宙中的物质因引力而聚集,为何宇宙却在不断加速扩张?

这是一百三十亿年前,宇宙的中心“史瓦西奇点”的大爆炸所导致的。我们都知道,在人类诞生的数万年来,浩瀚无际的宇宙,一直都是我们不断追寻,探索的目标。曾几何时,在极度缺乏科学观测工具的情况下,人类用神话来诠释宇宙;有人说,宇宙是女娲开辟的,有人说,宇宙是盘古造出来的;西方人则认为是上帝耶和华创造了万物。不过,时至今日,我们科学界主流的观点,是“史瓦西奇点”才为一切的源头。史瓦西奇点是什么?一个内部密度无限大, 质量无限高,但是外表看来体积却无限接近于零的一个点。“史瓦西奇点”作为一种假设最早被人类提出,还要追溯到一百年前,爱因斯坦对“广义相对论”公式的扩展。广义相对论,是一百年以来,深切影响着人类前沿物理探索的一个伟大理论,尽管在上个世纪不受认可。爱因斯坦通过广义相对论,不仅预言了黑洞的存在,引力是一种时空弯曲关系,并且发现了宇宙存在寿命,维度里有“引力波”现象;史瓦西奇点,也就在他的理论构建下应运而生。爱因斯坦将它解释为“引力的坍缩场”。但值得一提的是,他本人是牛顿时空观的有力支持者,认为宇宙无始无终,有边但无界,因此,他本人倒是并不认可自己的理论,倒是有些让人啼笑皆非了。史瓦西奇点的大爆炸,带来了空间和时间的飞速膨胀,可观测宇宙便因此产生。而这种膨胀,让宇宙的温度上升到了一刹那的普朗克尺度,在太阳的一亿倍左右;该膨胀不受任何物理定律影响,并且根据引力波的传递效应来看,迄今为止仍然在继续。

根据万有引力,任何两个星体间都有引力,那为什么宇宙还在膨胀?

这也是科学家没完全搞明白的地方,由于宇宙急速膨胀着,科学家推测是有一种神秘的能量,也就是“暗能量”在推动宇宙膨胀,而宇宙还没有分崩离析是由于暗物质的作用。人类对引力的研究已经几百年了,不管是牛顿经典力学还是相对论,都认为引力使得物质能够集合在一起,形成行星、恒星、星系、宇宙,对宇宙天体运行规律的观察,也却是证实了这种现象,太阳系外的恒星系统的形成就是由于物质不断地碰撞、结合形成,而物质之所以可以相互吸引碰撞,就是因为引力的作用。科学家们在观测天体运行的时候,不管是牛顿力学还是相对论都有不能解释的地方,每个星系的运行和形态的维持,似乎不仅仅因为物质之间的引力,还有一种神秘的力量在协助物质间的引力,防止星系分崩离析。这种使得宇宙中形成多层次的天体结构的神秘现象,在科学家们观测行星的运行时所侧面证实,称这种神秘的能量提供者为“暗物质”,不过现代科学还没有手段可以直接观测暗物质。而且宇宙还在急速地-膨胀着,这种膨胀也是需要能量的,但以现代人类科学还不能解释其中原因,就提出了暗能量的概念。物质的引力 、暗物质的作用使得宇宙能维持其形态,暗能量使得宇宙急速膨胀,几种作用相互联系,使得宇宙没有因为急速的膨胀而彻底消亡。再说,引力也只是四大基本力(万有引力、电磁相互作用力、弱相互作用力、强相互作用力)中最弱的,宇宙天体的运行还有很多未解之谜,都是本世纪重要的科研任务。宇宙中有膨胀的区域,也有收缩的区域,而我们地球正处在膨胀区域,所以认为宇宙是膨胀的,如果地球处于收缩区域,大家一定认为宇宙是收缩的。人类会有一天发现宇宙中存在的收缩区域的。高温高压高速高能量都表现为斥力,使物体间距离增大,引力使物体间距离缩小,就看那个作用大了。

引力坍缩的介绍

引力坍缩(英文:Gravitational collapse)是天体物理学上恒星或星际物质在自身物质的引力作用下向内塌陷的过程,产生这种情况的原因是恒星本身不能提供足够的压力以平衡自身的引力,从而无法继续维持原有的流体静力学平衡,引力使恒星物质彼此拉近而产生坍缩。在天文学中,恒星形成或衰亡的过程都会经历相应的引力坍缩。特别地,引力坍缩被认为是Ib和Ic型超新星以及II型超新星形成的机制,大质量恒星坍缩成黑洞时的引力坍缩也有可能是伽玛射线暴的形成机制之一。至今人们对引力坍缩在理论基础上还不十分了解,很多细节仍然没有得到理论上的完善阐释。由于在引力坍缩中很有可能伴随着引力波的释放,通过对引力坍缩进行计算机数值模拟以预测其释放的引力波波形是当前引力波天文学界研究的课题之一。

引力坍缩的举例

比如,质量大于8~10太阳质量的大质量恒星演化到晚期时,其中心区域产能不足或能量被中微子大量带走,致使辐射压不足以抵御恒星自身引力的作用,从而发生引力坍缩。一般来说,恒星的引力坍缩的结果是形成一颗致密星,如白矮星、中子星、黑洞等。对于质量小于太阳质量1.3倍的星体,泡利不相容原理引起的电子简并压力将支撑其自身的重量,形成白矮星 。质量在太阳质量1.3-3.2倍之间的星体,中子简并压力将支撑其自身的重量,形成中子星。质量大于太阳质量3.2倍的星体,没有任何结构可以支撑其自身的重量,它们将坍缩为黑洞。 有些引力坍缩还伴有大量的能量释放和物质的抛射。例如,超新星爆发时,其中心部分会坍缩形成致密星,而外部则被抛射到空间,形成超新星遗迹,整个过程释放大量的能量。在引力坍缩过程中﹐恒星中心部分形成致密星﹐并可能伴有大量的能量释放和物质的抛射。

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