质量效应推倒,作为能量的光可以被黑洞的引力吸引?

2024-07-28 03:47:03 57阅读

质量效应推倒,作为能量的光可以被黑洞的引力吸引?

光其实是具有能量的

很多人通常会把能量和质量区分开,能量是能量,质量是质量。实际上,这个观念不太符合如今的主流科学理论。根据爱因斯坦的狭义相对论:

质量里还有能量,能量里还有质量,它们其实是一回事,是一个东西的两面,就看你如何测量。

所以,质能是等价的,具体的等价公式就是质能方程E=mc^2。

质量效应推倒,作为能量的光可以被黑洞的引力吸引?

我们可以举个例子来帮助你理解,我们可以把一个东西看成是你的财富,也就是总资产。但同样是总资产,你的总资产可以是美元形式来体现,也可以是人民币的形式来体现,这当中,你的总资产是不变的,变得是到底是什么形式来体现。这里的美元我们就可以看成是质量,人民币就可以看成是能量,而c^2就是汇率。

所以,光具有能量,实际上就会具有质量。你可能会纳闷了,光就是“纯能量”,咋会有质量?我们常说的质量其实是指“静止质量”,而光其实具有动质量。

牛顿

知道了这些,我们再来看看“光为什么可以被黑洞的引力吸引?”

如果光具有质量,那它就可以用牛顿的万有引力定律来描述。

不过,这里我们可以用牛顿思考万有引力的方式来思考黑洞为什么会把光吸引进去。

首先,如果你有个理想的大炮,这时候,你在地球表面上向外打出一颗炮弹。

它会呈现抛物线的形式,如果你把炮弹打到一定的速度,就可能是下面这样,开始绕着地球转。

如果你再让大炮打出去的炮弹速度再快一点,这时候,炮弹可能就会脱离地球的引力束缚飞出去。

我们把物体恰好脱离地球束缚的速度叫做第二宇宙速度。

其实不光地球有第二宇宙速度,任何一个天体都有。而黑洞就是一个极其特殊的存在,这是因为它的第二宇宙速度要远远大于光速,于是,光就没有办法摆脱黑洞的引力,只能被吸进去。以上就是从牛顿万有引力的角度来诠释光跑不出黑洞的原因。

广义相对论

当然,你可能要问的是,那引力是什么?

其实引力到底是什么,牛顿并没有讲清楚。他认为是超距作用,说白了就是瞬间传递的一种作用,至于是什么原因,他也说不清楚。

后来,爱因斯坦在把狭义相对论做进一步推广时,得到了意外的结果。原本狭义相对论研究的是物体在平直时空中的运动情况。

而广义相对论则是研究物体在弯曲时空中的运动情况。

而爱因斯坦发现物体的质量会使得时空弯曲,周围物体的运动就会沿着时空的“直线”(专业的叫法就是测定线)在运动。也就是说,地球之所以会绕着太阳转,是因为太阳压弯了周围的时空造成的。

因此,爱因斯坦在广义相对论中提出,引力的本质是时空的弯曲。那具体对不对呢?

牛顿的万有引力一直解决不了水星的近日点进动问题,具体啥意思呢?

我们可以来看看下图,天体的运动轨道并不是一直不变,而是有变化的,也就是轨道自身也在动。之所以叫做水星近日点进动,是因为在太阳附近引力比较明显,这种效应明显,实际上地球的轨道也会发生变化。

牛顿万有引力对此就束手无策,而爱因斯坦广义相对论就可以很好的解释这个问题。除了进动问题,广义相对论对于光线偏折,引力透镜等的解释误差远小于牛顿理论。并且,爱因斯坦的广义相对论预言了黑洞和引力波的存在。这些充足的证据,最终使得广义相对论成为解释引力的主流理论。

那黑洞能吸引光,在广义相对论当中应该如何解释呢?

实际上,我们上文也提到,光是沿着时空的测地线在运动,当传播到时空扭曲程度很大的地方就会弯曲,这个现象在太阳附近就经常出现,天文学家爱丁顿也曾经测量过。

但不同质量的天体对于时空的弯曲程度是不同的,中子星就要远比太阳对于时空的弯曲严重得多,黑洞要比中子星更狠。它的这种弯曲,可以使得光沿着测地线运动时,直接就掉入到黑洞当中,这就好像光被黑洞吸进去了一样。

这也就是爱因斯坦的广义相对论对于光被黑洞吸引的相关解释。

最后,我们来总结一下,光并不是没有质量,它只是没有静止质量,但是它有动质量。从牛顿的万有引力的角度来看,黑洞其实一个第二宇宙速度远大于光速的物体,所以光会被吸引进去。而从广义相对论来看,引力的本质是时空的弯曲,而黑洞严重扭曲了时空,使得光在经过黑洞附近时,沿着测地线运动就会掉落到黑洞中。

宇宙究竟起源于什么?

——我是个宇宙爱好者。对于宇宙的起源,我认为是无中生有的。

起初,没有物质,没有宇宙,一切都是虚无。也没有时间,没有空间,因为时间和空间是物质的属性。

虚无中分离出能量和反能量。 反能量也称暗能量。暗能量与能量相遇就会灰飞烟灭,化为乌有,重归虚无。

分离出的能量没有体积,无穷无尽地聚集于一个没有大小的奇点,在138亿年前发生大爆炸。

宇宙大爆炸示意图

大爆炸时,一些能量转化为亚原子微粒,物质就此产生。物质形态有寿命,于是有了时间。物质形态有体积,于是有了空间。

物质诞生示意图

一些暗能量也跟着转化为暗物质(也称反物质)。暗物质与物质相遇,也会灰飞烟灭,化为乌有。

物质周边暗物质示意图

大爆炸仅10分钟,宇宙空间就膨胀到了数千光年,是光速的一亿倍。直到现在,宇宙还在超光速膨胀。

宇宙空间有多大?无法测量,一是因为宇宙空间已远远超出人类目前对宇宙的可观测直径范围930亿光年,二是因为宇宙空间每时每刻都在以超光速膨胀。一个形象的估计是:全宇宙空间范围与宇宙可观测范围之比,就相当于宇宙可观测范围与一个原子之比。

在宇宙可观测范围内,拥有2万亿颗星系。一个星系类似于一个银河系,有的大,有的小。一个星系平均有数千亿颗恒星,一颗恒星又往往有若干个行星。

宇宙膨胀示意图

宇宙超光速膨胀与爱因斯坦说的物质运动不超过光速相矛盾吗?不矛盾。宇宙空间是在暗物质或暗能量的推动下,以超光速膨胀,各星体在超光速膨胀的宇宙空间内,仍按星体的速度运行,就像飞机按飞机的速度飞行,人在飞机上仍按人的速度行走一样。

宇宙膨胀与星体运行示意图

有了物质就有了引力。亚原子微粒在引力作用下聚合成了氢原子,氢原子再聚合成氢分子,氢分子聚集成氢气团。

宇宙中的氢气团在万有引力作用下不断聚集、压缩,中心温度不断升高,升到1000万度时,引起核聚变,形成第一代恒星。第一代恒星核聚变形成氦原子,氦原子聚合成氦分子。

第一代恒星示意图:各个蓝光亮点为氢气恒星

第一代恒星核聚变结束后,就坍缩、爆炸并灭亡,氢、氦气团又在万有引力作用下聚集、压缩,形成次代恒星,核聚变形成碳、氧、铁等较重元素原子。

次代恒星核聚变结束后,又坍缩、爆炸并灭亡,新、旧物质在万有引力作用下仍不断循环聚集、压缩,形成更次一代恒星。在各代恒星的诞生、爆炸和灭亡中,核聚变产生更重元素原子,直至元素周期表中各元素原子全部产生。

现在的恒星示意图

核聚变示意图

这就是起源于虚无,无中生有的宇宙。

宇宙一窥

是谁设计了这一切?我想只能是造物主——上帝。

一瓶醋让黄瓜产量翻倍?

可能很多人不知道,我们平时吃的醋不仅仅可以用来做食物,还可以用来当做农作物的液面肥还能够起到一定的防虫害的效果。一瓶几块钱的醋就可以让自己家里面的黄瓜长得又好,而且还能使黄瓜的产量增加至少10%以上,而题主所说的一瓶醋能够让黄瓜的产量翻倍,这种说法有点言过其实,太夸张了,虽然食用醋确实可以增加黄瓜的产量,但是不可能达到产量翻番。如果懂得使用醋的话,那么农作物的产量增加20%还是有可能达到的。

黄瓜喷醋有哪些效果呢?

我相信80%以上的农民从来都没有听说过在种植农作物的时候可以用醋来增加它的产量,但是这是现实存在的事情,也确实是有效果的,因为以前就有专家分析得出食用醋当中的醋酸,具有很好的消炎杀菌的效果,可以很大程度上的防止黄瓜长虫。而且食用醋当中含有非常多的营养物质,可以直接通过黄瓜的叶片吸收,就相当于给黄瓜使用叶面肥。而黄瓜中的很多营养物质可以有效的提高黄瓜的光合作用,促进黄瓜快速生长,达到增产的效果。

那么在种植黄瓜的时候怎么使用食用醋呢?

一般来说种植黄瓜的过程当中并不是所有的阶段,喷醋都有用,一般在黄瓜开始爬藤的时候,此时黄瓜处于迅速生长的阶段,所以对于肥料的需求量非常的大,此时喷洒食用醋的稀释液,可以有效的,为黄瓜提供叶面肥,直接被黄瓜藤蔓吸收。我们选择的醋最好是米醋,因为你处没有经过任何的加工,所以当中含有的化学杂质会比较少,效果比较明显。

除了在黄瓜开始爬藤蔓的时候,可以喷洒食用醋以外,在黄瓜开始结花蕾的时候,也可以喷洒食用醋,有效的杀死蚜虫还能够起到杀菌的效果,防止虫害的发生。而由于食用醋当中含有一种细胞分裂素的物质,可以有效的促进黄瓜藤蔓进行光合作用还能够防止黄瓜叶片出现枯黄的现象,增强黄瓜的抵抗能力。

在这两个阶段给黄瓜喷洒食用醋一般以300~400倍水稀释,然后直接喷洒在黄瓜藤蔓上面。在喷洒之前我们最好选择在天气比较晴朗,近期没有雨水的时候,这样可以充分的被黄瓜吸收。总共喷洒3~4次,每次间隔的时间在4到5天左右,如果按照这种方法来做的话,可以有效的提高黄瓜的抵抗能力,减少病虫害的发生,还能促进黄瓜的光合作用,从而达到增产的效果。大家不妨可以试一试。

盒子效应是什么?

盒子效应与量子芝诺效应:不断摇盒子可以保证薛定谔的猫一直不死!

薛定谔的猫是量子力学著名思想实验,借以说明量子叠加态的幽灵存在:一只猫被关在盒子里,里面还有一套精巧的装置连着一个原子,如果原子衰变,则装置启动,打碎一个装着毒气的瓶子,猫就会死去;而原子不衰变的话,猫就会一直活着。

问题是原子的衰变是随机的,在打开盒子之前,我们永远不会知道猫是死是活,所以我们就说猫处于一种既死又活的叠加态中,这就把微观的量子属性转移到宏观物体上来了。

现在你是一个爱猫人士,你想拯救这只可怜的猫,保证它不会死去,你该怎么办?换句话说,我们要阻止这颗不知道会在什么时候衰变的原子衰变,要怎么样才能做到?

怎么看好像都没有办法,因为衰变是随机发生的。

但量子芝诺效应却让我们可以把原子冻结在它的初始状态,让这只可怜的猫战战兢兢地活着。

这个效应说,如果我们持续观测一个不稳定的粒子,它的衰变时钟就会不断重置,它的波函数就不会坍缩,它也就不会衰变了,我们可以用高频率的观测来把它冻结在初始状态。

量子芝诺效应起源于古希腊经典的芝诺悖论:一支飞行中的箭在任意一个时刻都在空中有固定的位置,是所有静止的箭的集合,所以它不可能处于运动状态。

把芝诺悖论运用到量子上,那就是说只要我们用足够高的频率来观测这颗原子,它就不会衰变永远保持其初始状态;只要我们一直不间断地窥视这只猫,它就不会被毒气杀死!真是一个奇谈怪论。

但还有更奇怪的。在实验室观察到真实原子的量子芝诺效应后,科学家又发现了反芝诺效应,频繁测量也可能会导致衰变加速,更快地杀死猫。

究竟是什么原因导致了这样的结果呢?

原子衰变的速率取决于给定能量下可能的能量状态或者说电磁模式的密度,为了使原子衰变,必须把光子发射到这些模式之一。

更多的模式意味着更多的衰变方式,导致更快的衰变。而对原子的测量干扰了能量水平,在适当的能量水平上测量,电磁模式减少,衰变变慢,导致芝诺效应;或者电磁模式增加,导致反芝诺效应。

也就是说,这一解释的真正意义是,是干扰而不是波函数坍缩导致了量子芝诺效应。

测量的目的是获取猫是死是活的信息,但系统与环境是紧密相连的,测量行为必然会影响到量子系统。

美国圣路易斯华盛顿大学凯特·默奇领导的一个研究小组一直在使用一种被称为“量子位”的人造原子来研究这个问题,他们设计了一个实验,以确定信息和干扰在芝诺效应中的作用。

实验中研究人员以特定能量为中心的光子热浴来降低或增加人造原子可用电磁状态的密度,然后使用标准测量法每微秒检查一次原子的状态。

实验表明,当光子热浴以与原子跃迁能量相同的能量为中心时,测量的干扰减少了跃迁能量处的平均电磁模式数量,减慢了衰减;当光子热浴以与原子跃迁能量不同的能量为中心时,测量增加了原子可用的电磁模式数量,加速了衰减。

但如果系统只受到干扰,却没有把信息传递给外部世界,比如说我们仅仅摇动了盒子,并不把盒子打开去看这只猫是死是活,又会发生些什么呢?

研究人员又设计了一种新的测量相互作用的方式,可以干扰原子,但却对它的状态一无所知,他们称之为“准测量”。

结果表明,这样的测量同样导致了量子芝诺效应。科学家们认为,这种新的认识可能会产生新的控制量子系统的方法。同时他们也认识到,相对论的质量变化是磁感应的结果,引力也是基于电磁力的,从而可以得到一个所有四种相互作用的统一相对论量子理论。

粒子速度和质量的关系是什么?

不想把问题讲的太复杂了。高中物理学过回旋加速器,以前都学过,不知道现在还学不?回旋加速器就是用磁场改变带电离子方向,用电场对带电离子进行加速。带电离子首先进入平板电场内加速,然后飞出电场区进入磁场,磁场改变带电离子方向做一次半圆周运动,又回到电场区,此时电场刚好电压反向,带电离子再次被加速,飞出电场区进入磁场区,再转回来,反复如此,带电离子速度就越来越快。按照经典力学,只要带电离子的质荷比是一定的。那么电场正负电压反转的周期就是恒定的。但是当带电离子加速到速度足够大的时候,质荷比中的质量就发生了变化,质量越来越大。所以电场正负电压的反转周期就需要计算,保证带电离子能够进入电场加速,而不会被减速。电压反转周期会越来越快,太快了有一定技术难度。这不难看出,与质量有关系,质量小到接近零的离子就容易被加速。

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