1. 逃逸速度=√2GM/R,其中M為天體的質量,R為火箭到天體質心的距離,G為常數。地球的約為每秒11公里,約為聲速的34倍。
2.一般認為重力持續塌縮到最後,並不會導致物質收縮成幾何點,而是古典重力理論會失效,自此邁入量子範疇,所以從現在起,我們就用「奇點」來稱呼這種超高密度的狀態。
3.為了紀念卡爾・史瓦西,將事件視界半徑命名為「史瓦西半徑」,為R=2GM/c2,其中M為黑洞質量,G為牛頓重力常數。地球的史瓦西半徑不到一公分,太陽的史瓦西半徑為三公里。
4.愛因斯坦之所以稱之為「狹義」(special),是因為這個理論只能處理一種特殊情況,亦即非加速參考系,又稱為「慣性參考系」(inertial frame of reference)。當一顆石頭落下,在過程中會不斷加速,此時這顆石頭的參考系就是一個加速參考系,無法用愛因斯坦的狹義相對論解釋。
5.發生重力塌陷前,如果物質內部有任何旋轉作用,那麼不管轉得再怎麼緩慢,塌陷後只要沒有外力作用,旋轉速率都會提高。有自旋的黑洞,我們稱之為克爾黑洞。
6.我們探究黑洞行為時,兩個黑洞特性要銘記在心:質量與自旋。理論上黑洞還有第三個特性可能與黑洞行為有關:電荷。
7.自旋黑洞與無自旋黑洞的事件視界幾乎一樣,差別在於因為自旋速度愈快,重力位能井愈深,所以相同質量的克爾黑洞和史瓦西黑洞,克爾黑洞是更強大的能源。
8.數學上已經證明,任何有質量的粒子沿著穩定圓軌道繞行靜止黑洞,所能接近黑洞的最短距離是史瓦西半徑的三倍。
9.我們至今尚未觀測到微弱的霍金輻射,一個原因是,與多已知黑洞位於宇宙中亮度極高的天體中心,這一黑洞的質量超級大,也因此溫度非常低,無法藉由霍金輻射蒸發。
10.多數星系的中心應該都是黑洞,會有物質吸積,導致吸積盤發出電磁輻射,稱為「活躍星系」。有些活躍星系的吸積過程特別有效,發出的輻射也特別明亮,像這樣的星系就稱為「類星體」。
心得
本書是牛頓通識課系列之一。黑洞是宇宙中的特殊現象,目前僅觀察到,沒有詳細到位的方程能描述它,在本書中有說了,因為其是同時存有巨大質量與量子作用的存在,必須有一個能完美融合的量子重力理論才能描述黑洞。在起初史瓦西找到解時,物理界還普遍不相信有這種非常奇異的天體;而今物理界相信銀河系中可能就有數百萬個黑洞了,真是科學進步又見一斑。黑洞的觀測相當困難,因為巨大的黑洞其周邊發出的輻射波長相當長,又相當的遙遠,如果要以透鏡觀察可能直徑就與地球一致了。前一陣子NASA公布了M87中心的黑洞照片,是人類首次公布黑洞長期觀測結果,第一張黑洞照片,相當振奮人心,代表科技又向前邁進了一步。
那張照片裡,M87黑洞,據說質量是太陽的數億倍。說起來銀河系中心也是一個黑洞(應該是),那我們太陽系也是這個銀河系黑洞的吸積盤中間的一員而已,相當的奧妙。如果將空間都定位上,那麼太陽系繞中心黑洞回到原來位置,太陽的一年需要數億年。宇宙誕生才137個地球年而已,那麼以太陽年來說宇宙才幾十歲而已,而太陽以自己的年計算可能才10幾、20歲(太陽年)而已。宇宙的特徵就是數字超級的誇張,一個黑洞的質量是太陽的數億倍,巨大到難以想像,人窮盡一生都無法看到其一絲改變,而對太陽來說宇宙幾十年而已,對黑洞來說說不定宇宙目前才幾天而已,橫跨相當大的尺度。如果沒有人類來觀察,那麼宇宙在幾黑洞年就誕生跟死亡,然後呢?真是天地悠悠。儘管天地悠悠,我仍然要努力去認識它,不枉在這世上這一遭。
沒有留言:
張貼留言