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为什么黑洞不能吞噬中子星
根据天文学家的研究,中子星实际上是由恒星演化而来的。恒星在演化末期因为重力崩溃的原因发生了超新星爆炸,爆炸之后就有可能变成了中子星。中子星的密度很大,但是它不能够演化成黑洞,是因为它的质量还达不到黑洞的级别。于是这种在白矮星和黑洞之间的天体就这样成为了宇宙中独特的存在。
黑洞周围那么多恒星为什么不被吞噬
先说一个好消息,本月10日,也就是后天,我们人类将第1次看到黑洞的真实面目,事件视界望远镜已经观察了银河系中心黑洞人马座a*和m87中心黑洞很长时间,已为我们描绘出它们的实际状况。
黑洞本是宇宙中一种常见的天体,天文学家们预估光在银河系中就至少会有一亿个,但是我们所能看到的黑洞却不多,通常只有那些正在吞噬恒星等天体的黑洞才能被发现,所以黑洞并非不吞噬恒星,主要是距离它够近的天体,它都会大快朵颐。我们都知道黑洞是无所不吸的天体,连光到了它的视界边缘也无力再逃出来,它强大的引力决定了没有任何物质可以从它里面逃出来,因此黑洞是不会发出光等电磁波的,所以黑洞本身并不可以被我们目睹,但是由于某些黑洞的附近也会有一些天体存在,这些天体上面的大气等物质会被相距不远的黑洞捕捉,这些物质在,这些物质受到黑洞强大引力场的影响,在黑洞周围形成了吸积盘,吸积盘中大量的物质相互摩擦,可以发出极为明亮的光,黑洞的两极也可以有x射线射出,这样我们就能发现黑洞的存在了。
因此,周围有天体物质被吸取的黑洞可以被发现,而周围不存在天体物质被吸取的黑洞,则极难被发现,起码我们人类目前还没有观测手段发现这样的黑洞。
在我们银河系中心,人马座a*黑洞是一个统治级的存在,其质量约相当于431万个太阳,强大的引力使得距离其上百光年的天体都得围绕其运行,而在这个黑洞的附近,存在的恒星则非常的密集,有些距离特别近的恒星上的物质经常会被其拉扯吸收,从而使得这个黑洞可以间歇性的发出强光等电磁波。有天文学家推测,每1000年中,人马座a*就可以吃掉一个太阳质量的物质,我们也可以认为它每一千年中可以吃掉一个太阳一样大的恒星。
不过人马座a*远不是吃恒星最快的黑洞,有一颗编号为SMSSJ215728.21-360215.1,俗称布洛克的黑洞,是迄今为止观测到的增长速度最快的黑洞,它也是已知最亮的类星体,距离我们地球约120亿光年,质量约为200亿个太阳。
澳大利亚一家天文台根据观测和计算发现,该类星体的中心黑洞每两天就能吞噬一个太阳质量的物质,其总质量每百万年就可以增长1%,是已知成长最快的黑洞,这使得它的吸积盘非常大也非常亮,有着2.6×10^41瓦特的辐射热光度,因此也成了最亮的单一天体。
度量其发展到今天的质量,120亿年的时间足以供其增长120倍,那么这样的话,它的质量高达24,000亿个太阳质量,按其成长速度来讲,它或将成为已知宇宙最大黑洞。不过,我们的银河系中才有1.5万亿个太阳质量,而且这个数字还包括了比可见物质更多的暗物质,这个黑洞或已超过了银河系的质量,这就太匪夷所思了。迄今为止,宇宙中都没有观察到这么巨大质量的黑洞。
不过由于黑洞类星体所在的星系未必有这么多的物质质量供其吸收,而且很多星系中的物质分布并不均匀,所以这个黑洞也无法长时间以这种状态吸收物质,因此其现在的质量应该不会那么大,但具体却难以预估。
黑洞能吞噬史蒂文森吗
不能
因为已知太阳的质量大约是地球的33万倍,史蒂文森2-18侧则能装下1亿亿个地球,地球质量的32.1%都是铁,假如地球也有史蒂文森2-18这么大,那它的铁质核心就远远地超过了“奥本海默极限”,而由于其内部不会产生“辐射压力”,因此这个铁质核心就会不可避免地坍缩成黑洞。作为宇宙中引力最强的天体,黑洞可以吞噬其附近的任何物质,所以我们不难想象,在一个黑洞出现在这个“巨型地球”的内部之后,它外层的物质也将被这个黑洞吞噬殆尽,这颗星球最终将演化成一个质量超级大的黑洞。
磁铁为什么能吸铁原因是什么
如果搞清了“磁铁吸铁”的微观机制,那么,就等于找到了动力学的“统一方程组”。
不过请牢记:磁铁与磁铁之间必须遵循一个重大法则:同极相斥,异极相吸(Likerepelandunlikeattract)。
磁铁吸铁的深层机制,目前没有合格的解释方案。得从“质子·电子·量子”三大基元粒子(简称三基元)说起。
这里的量子,是“场量子·光量子·引力子”的统称,量子是空间(真空场)的基本单元。为简化起见,本文的这三种量子不作区别。
根据电子湮灭方程规定:量子质量≡电子质量(m?),量子引力势能≡电子惯性势能(m?c2)。
磁性,源于基元粒子的光速自旋根据粒子物理学常识,量子既是构成空间的基本单元,也是构造实体的基元物质。
根据电子湮灭反应:电子是光子急遽收缩的产物,光子是电子急遽膨胀的产物。
▲图2.三基元粒子的“陀螺自旋体”模型磁性的微观机制本文把“三基元”看成“陀螺自旋体”模型,简称“基元陀螺”,见上面的图2。
基元陀螺皆以光速自旋,形成南北极。顶部有凹面锥的叫北极。底部有凸面锥的叫南极。
从上往下看,陀螺顺时针旋转,凹面锥的底部将灌入量子反弹出去,形成正压强。
从下往上看,陀螺逆时针旋转,凸面锥的顶部将空间量子分野开来,形成负压强。
于是,陀螺南北极附近就有了“负压差”,表现为“引力场”,或磁偶极矩,也叫磁性。
换言之,磁偶极矩即磁性,磁性来自南北极,磁单极子不存在,磁性来自负压差。
▲电子·质子·光子,三大基元粒子,可以共用同一种“陀螺自旋体”模型。电扇如同自旋体,电扇自旋有磁性:正面有正压,负面有负压。大家皆可琢磨这个实验。
台风如同自旋体,台风自旋有磁性:顶面有正压,底面有负压,故有龙吸水与拔大树。
▲电扇旋转叶片,正面看上去是顺时针旋转的凹面锥,背面看上去是逆时针旋转的凸面锥。螺旋桨如自旋体,螺旋桨也有磁性:后面有正压,前面有负压,飞机吸上天、轮船吸向前。
电子自旋有磁性,顶部凹锥有正压,底部凸锥有负压,电子因有负压差,电子才有真空场。
质子自旋有磁性,顶部凹锥有正压,底部凸锥有负压,质子因有负压差,质子才有真空场。
光子自旋有磁性,继承电子自旋体。光子必有真空场。光子必有引力场,光子才是场量子。
▲场,或电场、磁场、电磁场、引力场,都是场物质(即真空介质),其基本单元叫场量子。光子作为空间真空场的基本单元(或计算单元),具有广义磁性,所以才有吸收光谱。
质子含有正电子,电子与质子耦合,正负电荷相互切割磁力线,产生洛伦兹力与电磁场。
电子绕旋原子核,电子从近核点进动到远核点进动,激发多频场量子,故有多频原子光谱。
电子磁力或场引力:F?=m?c2/r?...(1),
电子固有引力势能:E?=F?r?=m?c2...(2)
质子磁力或场引力:F*=m*c2/r*...(3),
质子固有引力势能:E*=F*r*=m*c2...(4)
光子磁力或场引力:F?'=m?c2/r?'...(5),
光子固有引力势能:E?'=m?'c2=hc/λ?...(6)
为什么“同极相斥·异极相吸”?两个磁铁北极相遇会排斥(N斥N),是因为北极有抵触的正压强,好比两电扇迎接有斥力。
两个磁铁南极相遇会排斥(S斥S),是因为南极有向背的负压强,好比两电扇背靠有斥力。
两个磁铁异极相遇会吸引(N吸S),是因为北极正压向与南极负压向相同,一推一拉很默契。
电子与质子好比两个磁铁,中子≈质子+电子。质子携带1个正电子(e?)。正电子的真谛是:
通常,电子(e?),围绕核电荷(Ze?),总是南北极相向分布。故这个世界几乎只有负电子。
但是,若电子投入反向磁场,南北极轴就可能颠倒过来表现为正电子。其实还是那个电子。
狄拉克过度类比镜像对称,预言反电子,安德森云室实验“证实”反电子,都是阴差阳错。
其实,自然界不存在宇称对称(即轴对称或镜像对称):反物质不存在,反轴向分布可以有。
反电子不存在,而正电子可以有。反质子不存在,而负质子可以有。反中子是天方夜谭。
强力的定义:基元粒子固有强磁力F=mc2/r,简称强力。电子/质子强力如方程(1)/(2)。
就全自洽与可释然的物理逻辑而言,强力是各种力的总根源,可是如何解释这些问题:
为什么电子不易坠入原子核?为什么会有核子或分子之间的引斥力?为什么水星不会坠入太阳?强力是怎么弱化为极弱的万有引力呢?
有两个大逻辑,可以归入物理公理集:
第一法则:独立自由的排它法则,
粒子必须确保有足够光速自旋简并压与转动惯量不均衡导致的进动自由空间,以抵制外来碰撞而保持固有的内空间。
基元体积不可再压缩,固有光速自旋不可轻易被破坏。这也说明,电子与质子极其稳定,极不轻易被缩小,极不轻易被解体。
第二法则:同斥异吸的节约法则。
同斥异吸,即同极相斥异极相吸。节约法则,也叫最小作用量原理,是自然界的普适规律。
1个或2个(或n个)自旋体,构成一个系统。该系统保持最低能态,没有多余,此称节约法则。
电子与质子构成原子,虽然各自强力很大,但由于相互吸引,原子势能反而<<各自势能和。
质子与质子构成原子核,由于两个质子之间的同斥异吸效应,原子核势能<<各自势能和。
这就是电磁力<<强力,万有引力<<电磁力、弱力(中子内电磁力)<<强力的原因所在。
可以推出:电弱力与强力统一方程:
F?=ke2/R2=K?(m?c2/R+m*c2/R),即:
F?=ke2/R2=K?c2(m?+m*)/R...(1)
式(1),K?是电磁力对强力的节约系数,简称“电强系数”,R是电荷的引力场半径。
有:K?=ke2/c2(m?+m*)R...(2),
也可推出,万有引力与强力统一方程:
F?=Gm?m?/R2=K?c2(m?+m?)/R...(3)
式(2),K?是万有引力对强力的节约系数,简称“引强系数”,R是实体引力场半径,
有:K?=Gm?m?/c2(m?+m?)R...(4)
可见,万有引力既适合宏观天体,也适合微观大粒子,如原子、分子,但不适合亚原子。
参与零和博弈的敌对势力构成的系统,总能量<<各自能量之和。有如两虎相争两败俱伤。
参与双赢博弈的联合势力构成的系统,总能量<<各自能量之和。有如社会节约劳动原理。
即使是同性恋,也是因为个性基因之遗传变异,本质上还是遵从雌雄相吸的自然法则。
为什么“磁铁只吸铁钴镍”?显然,三基元陀螺自旋体的负压差,决定了它们真空引力场,具有普遍吸引的磁性。对于多粒子的实体,表现为万有引力。
而且,磁铁是实体,当然有真空引力场,表现出很弱的万有引力之共性。
但是,磁铁另有强磁性,完全覆盖了原有的万有引力。尤其钕铁硼是普通磁力的800倍。
磁铁,不仅吸铁(????Fe),还可以吸钴(????Co)与镍(????Ni),这是因为它们原子结构极相似。
不妨把铁钴镍及同位素统称“类铁元素”。不排除磁铁对25号锰元素(????Mn)有一定磁性。
钕铁硼是基于Nd2Fe14B化合物的永磁铁。钕Nd,可用部分镝Dy镨Pr其他稀土替代,铁可用部分钴Co铝Al替代,硼用来形成四方晶体金属间化合物,具有高饱和磁化强度,高的单轴各向异性和高的居里温度。
就宏观而言,质子数是强力的标志。铁磁性是因为铁原子质子的占有数与占比数之“双占指标”尤其突出。观察以下元素的双占指标:
钒?1??V=45.1%,铬?2??Cr=46.2%,锰????Mn=45.5%,铁????Fe=46.4%,钴????Co=47.4%,镍????Ni=48.3%。
可见,铁钴镍的双占指标最为接近,它们各自南北极的磁性,具有更好的匹配性。因此磁铁对铁钴镍具有显著的强磁性。
就微观而言,类铁原子核子南北极排列的有序性最好,其节约效应最小。表现出强磁性。
地球是个大磁铁,地核全是铁,铁元素占比最大,其次才是氧元素。地磁性与铁磁性的解释方案,是一样一样的。
结语1.万物有磁性,与万有引力是一个意思,其根源是电子·质子·光子,这三基元粒子,都是光速自旋体,都有南北极与负压差,导致真空引力场。
2.强力是万有磁性的总根源。同斥异吸法则,导致多粒子系统有最低能态效应,极大弱化了强力叠加性。
3.磁铁的显著磁性,是由于类铁原子所含质子数占有量与占比值很接近而匹配,使得核子南北极排列有最好的有序分布。
Stophere。物理新视野与您共商物理前沿与中英双语有关的疑难问题。
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