作业帮要"大爆炸到黑洞"
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/04/23 14:46:39
要"大爆炸到黑洞"
要"大爆炸到黑洞"
要"大爆炸到黑洞"
宇宙的起源假说之一：最初是奇点,然后是大爆炸,通过大爆炸的能量形成了一些基本粒子,这些粒子在能量的作用下,逐渐形成了宇宙中的各种物质.至此,大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙图景理论.然而,至今宇宙大爆炸理论仍然缺乏大量实验的支持,而且我们尚不知晓宇宙开始爆炸和爆炸前的图景.
一种广为认可的宇宙演化理论.其要点是,宇宙是从温度和密度都极高的状态中由一次“大爆炸”产生的.时间至少发生在100亿年前.这种模型基于两个假设：第一是爱因斯坦提出的,能正确描述宇宙物质的引力作用的广义相对论；第二是所谓宇宙学原理,即宇宙中的观测者所看到的事物既同观测的方向无关也同所处的位置无关.这个原理只适用于宇宙的大尺度上,而它也意味着宇宙是无边的.因此,宇宙的大爆炸源不是发生在空间的某一点,而是发生在同一时间的整个空间内.有这两个假设,就能计算出宇宙从某一确定时间（称为普朗克时间）起始的历史,而在此之前,何种物理规律在起作用至今还不清楚.宇宙从那时起迅速膨胀,使密度和温度从原来极高的状态降下来,紧接着,预示质子衰变的一些过程也使物质的数量远超过反物质,如同我们今天所看到的一样.许多基本粒子在这一阶段也可能出现.过了几秒钟,宇宙温度就降低到能形成某些原子核.这一理论还预言能形成一定数量的氢、氦和锂的核素,丰度同今天所看到的一致.大约再过100万年后,宇宙进一步冷却,开始形成原子,而充满宇宙中的辐射则在宇宙空间自由传播.这种辐射称为宇宙微波背景辐射,它已经被观测所证实.除了原始物质和辐射外大爆炸理论还预言,现在宇宙中应充满中微子,它们是无质量或无电荷的基本粒子.现在科学家们正在努力找寻这种物质.
黑洞的形成
跟白矮星和中子星一样,黑洞很可能也是由质量大于太阳质量20倍的恒星演化而来的.
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.而根据科学家的计算,中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量.如果超过了这个值,那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了,从而引发另一次大坍缩.
这次,根据科学家的猜想,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直至成为一个体积很小、密度趋向很大.而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),正象我们上面介绍的那样,巨大的引力就使得即使光也无法向外射出,从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了.
除星体的终结可能产生黑洞外,还有一种特殊的黑洞——量子黑洞.这种黑洞很特殊,其史瓦西半径很小很小,能达到十的负二十几次方米,比一个原子还要小.与平常的黑洞不同,它并不是由很大质量的星体塌缩而形成的,而是原子塌缩而成的,因此只有一种条件下才会创造量子黑洞——大爆炸.在宇宙创生初期,巨大的温度和压力将单个原子或原子团压缩成为许多量子黑洞.而这种黑洞几乎是不可能观测到或找到的,它目前只存在于理论中.