《关于黑洞的论文》word版

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1、关于黑洞的论文关于黑洞的论文2序言2黑洞以及相关知识介绍4黑洞及其发展的介绍4黑洞的产生10黑洞结构介绍12黑洞的探索方法14宇宙中的洞16白洞16虫洞16几个重要理论的介绍19相对论19量子理论21超弦23超引力和克莱茵——卡鲁扎理论23看法、想法和方法24对彭罗斯宇宙监督定理的看法24拓扑看宇宙监督定理25对宇宙监督定理证明的解释以及拓展27视界的疑问31结尾33作者：张磊第35页共35页序言关于黑洞的论文本文中的许多重要的历史资料和关于黑洞的知识，都来自与湖南科学技术出版社的《黑洞和时空弯曲》、《黑洞》，和中国对外翻译出版公司的《超弦》。进才中学

2、高二（7）班：张磊关键词：黑洞，时空视界，宇宙监督定理提要：序言黑洞，是一个从爱因斯坦建立广义相对论以后最重要的物理理论结果，也是现在唯一一个可以统一相对论和量子理论，同时又可以使人类在对物理极至理论的探索道路上继续迈进的一种星体。黑洞是神秘的，但也不是神秘的。我的目的就是将黑洞展现在大家面前，让大家了解什么是黑洞，什么是物理，什么是物理学家，什么是物理学家的教育。既然是关于黑洞的论文，那么了解什么是黑洞，知道黑洞的结构以及一些相关性质是必要的了。作者：张磊第35页共35页黑洞的发展黑洞以及相关知识介绍黑洞及其发展的介绍对黑洞的研究的开端，可以分为两个

3、，一个是在牛顿引力时代，一个在相对论引力时代。在牛顿引力时代，黑洞的概念是在18世纪英国约克郡桑希尔教区长米歇尔研究了围绕星体转动的物体的向心力和引力公式中得到的。但是在那个时代，没有任何人相信会有什么恒星的质量会如此的大而体积如此的小。这种星体的密度是水的1016倍！而这个是几乎无法想象的（在当时如此）。因而黑洞的构想在被提出后不久就被埋没在科学文献的历史之二中。在爱因斯坦提出广义相对论后，史瓦西首先得到了描述时空的方程，也就是著名的史瓦西方程。这个方程描述了一种被称为标准的恒星模型周围的空间。史瓦西方程主要描述恒星外的时空和恒星内的时空。史瓦西将他

4、的发现寄给了爱因斯坦，爱因斯坦对这个方程高度赞扬，但是史瓦西本人却无法听到和得到关于他的方程的任何赞扬和应用，因为他在不久以后就在战场上染病去世了。惠勒根据这个方程首先提出了黑洞存在的可能性，同时也拉开了对致密星体尤其是黑洞研究的序幕。作者：张磊第35页共35页黑洞的发展爱因斯坦虽然得到了广义相对论的精华——爱因斯坦场方程，但是他本人还是对黑洞抱着怀疑态度。爱因斯坦和爱丁顿这两个当时科学界的巨人对黑洞十分抵制，虽然他们在推进相对论引力理论发展中有着十分重要的作用。奥本海默，和惠勒一起是与爱因斯坦、爱丁顿齐名的几个重要理论物理学家之一，对黑洞的看法和惠勒

5、一样，认为是存在的。于是奥本海默和惠勒分别在两个地方开始带领自己的“子弟兵”向致密星以及爱因斯坦、爱丁顿对黑洞不可能存在的理论发动了挑战。补充说明：爱因斯坦和爱丁顿对黑洞不存在的想法是：如果物体的引力迫使物体的体积减小，那么组成恒星的原子必定要被压缩，那么原子的核外电子就要被压迫到比较内部的轨道（这个时候量子理论还没有发展出来，因而一些结论还不知道），那么电子的速度就会被迫增大。由于速度极限是光速，于是电子轨道的半径就一定有一个极限小的值，那么就不可能出现引力战胜一切的黑洞。在惠勒和奥本海默率领着自己的小组研究时，钱德拉塞卡率先找到突破口，建立了第一个

6、有史瓦西方程和物态方程结合得到的白矮星的方程。随后，瑞士的茨维基和德国的巴德首先提出了中子星的构思模型，朗道建立了描述中子星的理论模型，而奥本海默和他的博士后塞伯一同验证、改进了朗道的中子星模型，奥本海默和他的另一个博士后沃尔科夫在托尔曼的帮助下一同建立了中子星的标准方程，惠勒和他的学生哈里森和日本人若野一同研究了中子星和白矮星的质量限定之间的恒星的命运。在哈佛大学数学家贝克霍夫对史瓦西解进行拓展后，奥本海默和他的最特殊的学生斯尼德得到了黑洞！而后惠勒也证明了奥本海默的理论和计算是正确的。他们终于得到了一个真正意义上的黑洞！一个标准的史瓦西黑洞！从而有

7、力地反驳了爱因斯坦、爱丁顿在黑洞问题上的保守思想。虽然这个黑洞是标准理想化的真实恒星的实验室模型，但是它说明了黑洞是可能存在的。奥本海默和斯尼德的胜利，鼓舞了许多物理学家向黑洞这个领域进军，开始了黑洞研究的第一个黄金时期，虽然期间还是被第二次世界大战打断，奥本海默也差点被抓。在随后的时间中，许多更加精细的黑洞模型从爱因斯坦场方程这个大模子中被制作了出来。作者：张磊第35页共35页黑洞的发展克尔是继史瓦西后第二批解开爱因斯坦方程的人中的一个，当然，他的研究和计算是建立在史瓦西的基础上的。克尔和史瓦西的区别在于，史瓦西研究的是在绝对真空中完全球对称的、在塌

8、缩过程中没有丝毫物质异动、不带电荷、没有丝毫旋转的、标准理想化恒星的塌缩过程，以及它内外时空的