研究宇宙黑洞之谜论文

研究宇宙黑洞之谜论文

宇宙就是天地万物的总称。宇宙一词最早出现于战国时代尸校的《尸子》一书中。尸佼认为：“上下四方曰宇，往古来今曰宙。”这样，我们可以知道“宇”是表示空间，“宙”是表示时间。空间和时间的概念，随着历史的演进而逐渐发展。宇宙的界限，随着天文学的进步而逐渐扩大。我们的祖先由于受条件的限制，只能用眼睛观测大地万物，因而错误地认为宇宙是有边界的，所以人们常说“近在眼前，远在天边”。虽然先祖关于宇宙边界的认识有失偏颇，但他们在2300多年前就巧妙地把时间和空间结合在一起，这一点是值得肯定的。而欧洲在中古以前，还是把空间与时间割裂开来的。关于宇宙的思想，我们的祖先要比当时的西方人丰富得多。随着科学技术的发展，观测工具日益先进，人们对宇宙的认识逐步加深，从太阳到太阳系，再扩展到银河系，河外星系、星系团、总星系。现已能观测到200多亿光年的宇宙深处，这个范围内包含了10亿个以上的星系。“物理宇宙”即从物理现象上进行解释的宇宙。它在空间上是无边无沿的，在时间上是无始无终的，部分为人们所见，即“观测到的宇宙”，大部分是人们的观测所不能及的。宇宙分为凝聚结构宇宙与耗散结构宇宙，凝聚结构的宇宙是无生命的宇宙，那时的宇宙是一个巨大的黑洞，所有的物质能量都向宇宙的核心收缩，慢慢的凝聚成一个巨大的物质能量团。这时的宇宙中的物质（质量体）转化成能量的速度远远的小于能量转化成物质的速度，所以宇宙便凝聚成一个超巨物质能量团。宇宙的这种状态并不能长久维持，当宇宙收缩到一定的程度后，由于其内部的温度与压强的升高，物质转化成能量的速度慢慢的变快，而能量转化成物质的速度慢慢的变慢，当这种变化到了一个临界点后，整个宇宙便发生逆转，逐渐物质转化成能量的速度远远的大于能量的速度，整个宇宙开始急剧澎涨，达到一定的程度后，宇宙便发生大爆炸，于是宇宙便开始释放与辐射能量，这便是耗散宇宙的开始，耗散宇宙便是生命宇宙。因此，宇宙是散则生，聚则死；而生命是聚则生，散则死。宇宙与生命是如此的辨证统一的。在以地球为中心的40万亿公里的范围内，没有第二个可供人类生存的星球了

1975年，霍金以数学计算的方法证明黑洞由于质量巨大，进入其边界的物体都会被其吞噬而永远无法逃逸。黑洞形成后就开始向外辐射能量，最终将因为质量丧失殆尽而消失。而这种辐射并不包含黑洞内部物质的信息。这些信息应当在黑洞中保留下来。但是一旦黑洞消失，这些信息也就丧失了。这些信息的去向之谜就构成了所谓的“黑洞悖论”。而该假说与量子物理学的理论背道而驰。量子物理学认为，类似黑洞这样质量巨大物体的信息是不可能完全丧失的。 美国科学家质疑相对论宇宙中并不存在“黑洞”？据美国媒体报道，美国加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室物理学家乔治·卓别林(GeorgeChapline)表示，宇宙中并不存在着所谓的“黑洞”，并认为人们通常所指的黑洞神秘物 质实际上是“黑能(dark-energy)星体”。长期以来，黑洞已经成为了科幻小说中的重要材料之一。不少人认为，天文学家可以通过间接方式来观察到黑洞的存在，而巨型恒星死亡后就会形成黑洞。但卓别林认为，恒星死亡只会形成“黑能”物质。过去数年中，天文学家对银河系的观察表明，宇宙的70%左右是一种奇怪的“黑能”所组成，正是它们在加速着宇宙的膨胀。卓别林说：“几乎可以肯定地说，宇宙中并不存在着黑洞。”黑洞是爱因斯坦广义相对论中最为著名的预言之一。广义相对论解释了受巨型恒星重力影响，会导致时空结构产生扭曲的现象。该理论认为，当某颗恒星死亡后，会受自己的重力影响而缩成一个点。但卓别林却认为，爱因斯坦本人也不相信黑洞的存在。1975年，量子力学专家们表示，黑洞边界确实发生了一些奇怪的事情：遵守量子法则的物质对轻微干扰变得极为敏感。卓别林说：“这个发现很快就被大家忘记了，因为它不符合广义相对论的预言。然而今天看来，它却是完全正确的发现。”他认为，这种奇怪的活动正是时空“量子阶段转变”的证据。卓别林认为，死亡后的恒星并不会简单地形成一个黑洞，而是在该时空内部，它却充斥着黑能，并具备重力影响。卓别林称，在某颗黑能星的“表面”，它看起来很像一个黑洞，并能制造强大的重力牵引。然而在它的内部，黑能的“负”重力又有可能将物质重新弹出来。如果某颗黑能星体积很大，任何反弹出来的电子转变成了正电子，然后会在高能辐射中消灭其他电子

你是需要找这方面论文还是需要写呢？

黑洞已不是完全“黑”的，也不单纯是个“洞”，它既可以通过吸积物质使质量增加，也可以向外发射物质，而使质量减小。在量子力学里，真空并不意味着没有任何场，粒子或能量。量子真空是一种能量为最低的状态，它只是被称作“真空”而已，实际上能量为零的状态是不存在的。真空不空时间和能量的测不准原理解释了为什么真空不空。由于质量与能量的等价性，真空中的能量涨落就可以导致基本粒子的生成。1928年，保罗.狄拉克发现，每一种基本粒子都有一种对应的反粒子，二者质量相同，其他性质呈“镜像”对称。两者相遇，就会相互湮灭，将质量转化为能量。因此，一个粒子和它的反粒子就表示相当于它的静质量的两倍的能量，反过来，一定的能量也可以被看作是一对正反粒子。于是，由于能量涨落而躁动的量子真空就成了所谓“狄拉克海”，其中遍布着自发出现而又很快湮没的正反粒子对。在不存在任何力的量子真空里，粒子对不断地产生和消灭，所以平均而言，就没有任何粒子或反粒子真正产生或是消灭。由于这些粒子瞬时存在而不能被直接观测到，所以被称为虚粒子（可以是虚光子，虚电子，虚质子等）。其实虚粒子和实粒子并没有本质的区别，只是虚粒子没有足够的能量，存在的时间极短。如果它能从外界获得能量，就可以存在足够长的时间而升格为实粒子。设想，有一电场，作用在真空上。当一对正负电子在正空中出现时，它们就会被电场沿相反的方向分离。如果电场足够强，它们就会分离的足够远，以致于不能再相互碰撞和湮灭。这时的虚粒子就成为实粒子，这时的真空就被称为是极化的。但是，真空是不容易被极化的，需要有很高的能量密度才能使虚粒子对分离和实粒子出现。而产生极化所需的能量的形式并不重要，它们可以是电能，磁能，热能，引力能等。遇到的问题不确定性原理告诉我们，真空中到处存在着虚粒子的海洋。这种紧张的量子行为的虚粒子海洋同样也出现在黑洞事件视界周围的空间区域。不确定性定理说明，如果一个粒子的位置被确定，它的速度就会变得不确定。如果一个粒子落入黑洞，它的位置已经被确定（在奇点），所以它的速度就不确定，甚至超过光速而逃出视界。由于所有形式的能量都等价于质量，所以我们当然会想到引力能也会被自发地转变成粒子。霍金发现，对于微黑洞来说，量子真空会被它周围的强引力场所极化（这一点是至关重要的），在狄拉克海里，虚粒子对在不断产生和消失，一个粒子和它的反粒子会分离一段很短的时间，于是就有四种可能性：两个伙伴重新相遇，并相互湮灭（过程I）；反粒子被黑洞捕获，而正粒子在外部世界显形（过程II）；正粒子被捕获而反粒子逃出（过程III）；双双落入黑洞（过程IV）。霍金计算了这些过程发生的几率，结果发现过程II最为常见。由于有倾向地捕获反粒子，黑洞自发地损失了能量，也就是损失了质量。由于微黑洞的尺度与基本粒子相当，能量的“跃迁”可能足以使粒子运动一段大于视界半径的距离，其结果就是粒子逃出，在外部观测者看来，黑洞在蒸发，即发出粒子流。其实粒子并没有真的跳过视界“墙”，而是从一个由不确定性原理短暂地打通的“遂道”穿过。这样的过程反反复复在黑洞视界的周围发生，从而，形成一股不断的辐射流，黑洞发光了。霍金计算霍金的计算表明，黑洞的蒸发辐射具有黑体的所有特征。它赋予了黑洞一个真实的，在整个视界上同一的，直接由视界处的引力场强度来决定的温度。对史瓦西黑洞来说，温度与质量成反比。质量与太阳一样的黑洞，其温度是微不足道的，开氏（即绝对零度以上）十的负七次方度。不是零，但小的可怜；黑洞并不是完全的黑，但一点也不亮。很遗憾，这样低温的辐射实在太微弱了，是不可能在实验室中探测出来的。霍金的计算还有一个重要发现：黑洞的质量越小，温度越高，辐射也越强。显然，蒸发只有对微型黑洞来说才有特别的影响，而微型黑洞的温度是很高的。在黑洞中，质量越大的黑洞，温度越低，蒸发的越慢；质量越小的黑洞，温度越高，蒸发的也越快。对于微黑洞来说，温度非常之高，可达千万开甚至上亿开，随着蒸发的加剧，质量丢失的很快，温度会迅猛地上升，随着温度上升的加快，质量丢失的就更厉害，这中过程会以疯狂的形式演变，最终黑洞被摧毁，以猛烈的爆发而告终，所有粒子都得到了大赦（对巨型黑洞来说发射粒子的过程十分缓慢，相当于蒸发；而对微黑洞来说，发射粒子的过程十分迅猛，相当于爆发）。对于星系中心的巨型黑洞来说，其蒸发的过程将远远超出宇宙的年龄，假定宇宙有足够长的寿命，并且不回缩，那么这类黑洞最终也还是要蒸发掉。不过这类黑洞目前还是吸积远大于蒸发，以吸积为主。只有当宇宙后来的温度降到比这类黑洞的温度还低时，它们才开始以蒸发为主。然而这个过程太慢长了，等到它们开始蒸发，也将远远超出宇宙的年龄，而它们要蒸发完毕，大约要十的九十九次方年。

宇宙研究论文

关于宇宙的作文500字每天在我身体里，总有许多事发生，有时是星球爆炸了，有时是哪儿又多了个黑洞，有时是那儿又产生了新生命！没错，我就是无边无际的宇宙。以前，是一个渺小的星球，爆炸了。在那一片混沌间，产生了我。我无限膨胀，没有东西能阻挡我的吞噬，我也是初始的黑洞。如今，在我身体里每天都有许多事，就比如那如同可爱的小女孩一样的地球吧，不久前，地球上有一种狂暴的生物，叫恐龙，它们的破坏力太大了，这种摧枯拉朽的力量把地球糟蹋得面目全非，地球向我求助。我气坏了，直接一颗半径为3367千米的小行星飞过去，灭绝了恐龙这种生命，却造就了人类的崛起。可是，我最近又接到了地球的求助，我疑惑不解，人类这渺小的生物，我打打喷嚏，或吹一口气，都能轻易杀死这小生命，他们何以毁灭地球？但是，我低估了这些小生命的破坏力，他们发明了各种各样的东西，还有工业烟尘，把臭氧层毁坏，把河水弄浑，把森林伐光……我又是怒从心头起，想再灭绝人类。地球却向我求情了，她说：“人类已经知错了，他们开始保护我了，你能恢复我的原貌吗？”我说：“不是我不帮，人类得自食其果，我帮不了。”说完我又去另一个星系去解决纠纷了，同时，我让火星密切关注地球动态，一旦地球有什么伤害就得秘密报告我。火星一开始还不太情愿，可当我对它允诺当它对地球照顾的很好，我就赐予它生命时，它很高兴地接受了任务，所以它现在和地球是邻居关系。还有，人类们，你们一旦再毁坏地球，你们会自取灭亡的。

探索宇宙奥秘 对于终极的关切，对于人生根基的寻求，对于无限和永恒的依托，无疑构成了信仰的最本质的，最内在的和最高级态的特征。这是本体论意义上的信仰，是的，人类就是依托着这种本体论上的精神支点，去关切去信仰无限的存在。作为“存在的存在”，是最主要、基本的存在，是“第一存在”，也就是本体，就是神。万物的根源是神，神是最高的善、最大的爱。神作为至上的存在体是真理的源泉。神是价值判断和目标设定的根据，也是宇宙和谐有序的理性本质。神的启示就是科学，就是宇宙唯一的真理。神创造了宇宙万物，通过其规律性向人们显示神创造的奥妙，人类的科学探索就是求索神的启示。科学是探索神的奥秘的最真实、有效的工具。存在是一，一是一切，一切存在者都在存在中统一，因此，存在就是存在自身。神是绝对、全面的存在，是一切存在的真正主体，积极的万物统一。人的存在、社会的存在都依附于宇宙的存在，宇宙之神的存在，神是终极存在，存在的存在，是终极实在，所以人的生存意义和价值必然服从宇宙之神赋予人类的终极意义和终极价值，没有终极价值和意义，人类所谓的“价值”和“意义”也就失去意义，就象小孩的沙城游戏，必将随着时间的宏流而消失殆尽。神将地球上的一切赐于人类，这是对我们爱抚和赏赐，但如果人类违背神的意旨——科学——就会遭到神的惩罚。神也在我们心中，融入我们身体的每一部分，“原子”是神的“细胞”，当我们信仰神，坚信神的全能，就能将体内的原子、分子聚合成各种激素，产生无比的力量，这就是“信念”的力量。有些学派认为我们人类的生存是在缺乏终极意义的宇宙中的一种转瞬即逝的偶然存在，这是处于迷惑之中的自虐思想，是极其可悲的。人格主义认为，整个宇宙和世界都具有象人一样的价值取向，趋向于一个统一、和谐、完满、终极的善的目标，这也就是宗教中的神。神学的方向，哲学（本体论）的脉络，最后用自然科学的方法精确定位，精确揭示宇宙万物的本质，人类存在的意义。神学、哲学善于从宏观上感知宇宙万物，科学则善于从微观上掌握宇宙万物的本质，由于前二者的研究成果是宏观的，粗线条的，因此通向所谓的“真理”道路可能有很多条，这取决于是哪个学派、哪个教派得势，这正是使人类陷入无尽争斗、苦难的根源。而科学通向真理之路只有一条，因为它能精确定位，因此科学是探索宇宙真理最佳方法。由于科学探索是微观的、量化的、精专的，因此还需要用神学提供方向，哲学提供某些脉络。哲学本体论探索的万物本原实际上就是宇宙之神，因此神学、哲学的终极目标是一致的。科学是探索宇宙秩序、自然规律的最有力工具，当科学发展到一定程度，就能建立统一宇宙万物的科学理论体系。也就是说科学最终探索的也是宇宙万物的本原，万物之理，三者终极目标是一致的。在三者中，神学最先产生，因为它是人类的终极关切，攸关人类的生死存亡（如原始社会对自然神如太阳神、雨神的崇拜），随后，从宗教中衍生出哲学、科学，哲学源于古代神职人员对宇宙万物的理性思辨，科学源于古代神职人员对物质世界的探索实践，此后，哲学、科学逐渐从上古宗教中分离出来。因此，神学、哲学、科学都有共同起源，源于人类对宇宙自然力的崇拜、信仰、理性思辨和实践探索。万物的本原就是宇宙之神、宇宙本体、存在的存在、第一推动者，就是上帝、真主、梵、天、道，宇宙秩序就是宇宙程序，就是宇宙精神运行的体现。因此笔者从宇宙万物的源头统一了神学、哲学和自然科学，得出以下“统一公式”：宇宙＝宇宙秩序＝宇宙程序＝宇宙精神＝宇宙之神＝宇宙唯一主宰＝上帝＝真主＝梵＝天＝道＝各宗教中的神＝宇宙本体＝存在的存在＝终极实在＝万物本原＝自然规律＝万物之理＝自然科学＝真理＝神的启示在“统一公式”中，“宇宙秩序、宇宙程序、自然规律、自然科学、万物之理”是自然科学领域的概念，或者说是科学主义、实证主义、唯物主义、理性主义的概念。“宇宙本体、万物本原、存在的存在”是哲学领域的概念，或者说是形而上学的概念。“上帝、真主、梵、天、道、终极实在、宇宙唯一主宰、宇宙精神、宇宙之神、各大宗教中的神、神的启示”是宗教神学的概念，也是唯心主义的概念。“宇宙、真理”在自然科学、神学、哲学领域都有论及。通过本文的论述，我们已经清楚宇宙的本质是一种精神，物质是宇宙精神运行的外在表现，是幻象。宇宙精神就是宇宙之神，宇宙唯一主宰，就是上帝、真主、梵、天、道、终极实在、各大宗教中的神，就是哲学研究的宇宙本体、万物本原、存在的存在。神学着重研究宇宙“精神”的一面，而自然科学着重研究宇宙“物质”的一面，哲学则对宇宙的“精神、物质”两态都有研究。“自然规律、万物之理、宇宙秩序、宇宙程序”就是对宇宙物质运行态的归纳。宇宙物质的运动只是宇宙精神运行的表像，也可见的，可测量、计算、证实的，所以实际上自然科学、神学、哲学研究的都是同一种事物，那就是“宇宙之神”。而过去由于人们受时代的科学认知水平所限，及思维模式、文化传统的禁锢，使人们在研究“万物本原”之时就象“盲人摸象”，有些先哲摸到的是宇宙之神“物质”的一面，另一些先哲感知到的却是宇宙之神“精神”的一面；实际上两者都有正确的成分，都拥有“部分真理”，但都是不完备的，更不能将两者对立起来，双方各执一辞，争论不休；由于同样的迷惑，又在各自阵营中分裂出很多学派，并认为自己获得的是“真理”，别人获得的都是谬论、邪说，这正是使人类陷入无尽纷争、苦难的根源。笔者提出的“统一公式”则能从根本上统一人类思想，拨开迷雾，看清光明的真理大道。

宇宙线研究历程论文

是真的，只能用仪器测到

这个问题有点雷。宇宙射线（简称宇宙线）当然是真的。它不仅可以用多种方式探测到，还足以令防护不善的宇航员丧命，甚至会威胁高空民航的安全。 宇宙线概念和介绍 宇宙线对民航飞行人员伤害的研究论文 宇宙线从1912被发现至今，人类已经对其进行了大量的探测和研究，也阐述了它的很多性质和影响。在中国，最著名的宇宙线观测站是西藏羊八井站。

宇宙射线来源于太阳系以及更遥远的星系，属于高能辐射的一种，是由原子核以及高能质子组成。人们在早期的时候并不知道宇宙射线是什么，而且也被科学家们认为是电磁辐射，随着不断的发展，宇宙射线的这个名字也被人们熟知。科学家们对宇宙射线产生了莫大的兴趣，主要是宇宙射线在到达了地球表面时，会对大气层中的一些生物造成损害，从各个角度考虑，人们需要防患于未然。

1934年人们就对宇宙射线的来源进行了推测，认为宇宙射线是来自超新星，在1948年有科学家认为，宇宙射线的来源是磁性变星。1951年，科学家确定了蟹状星云就是宇宙射线的其中一个来源，宇宙射线的各种来源也因此浮出水面，其中包括活动星系核、类星体、超新星、 伽马射线暴 。随着科学家的不断实验，对宇宙射线的来源有了一个更进一步的掌握，而且还发布了相关论文。

宇宙射线的形成是一个非常复杂的过程，超新星虽然作为宇宙射线的一个来源，但是并不是所有的宇宙射线都是由超新星形成的。科学家们将宇宙射线分为三种类型，分别是银河系外宇宙射线、银河系宇宙射线、太阳系能高能粒子。宇宙射线在很多人的眼中只是来自太阳系以外的粒子流，在一开始的时候以初级宇宙射线出现，随着不断的运动，宇宙射线也逐渐被人们观察到。

初级宇宙射线是由阿尔法粒子以及质子组成，其中还包含着比较少的正电子、反质子、比较重的原子核。次级宇宙射线则是在初级宇宙射线进行衰变的过程中形成，其中包括着轻子、强子、光子。初级宇宙射线的来源主要是太阳系以外，其中也有小部分的初级宇宙射线来源自银河系以外，当初级宇宙射线与大气层发生相互作用时，就会进一步转化为次级粒子，随着演变形成宇宙射线。

创建一个账户，也没什么问题，原来没有注册，现在要求注册了。

黑洞论文研究结语

在前几日，也就是北京时间4月10日21点整，天文学家召开发布会，宣布了首次直接拍摄到黑洞的照片。这张照片来之不易，从开始拍摄到数据分析再到最后的成型，用了两年的时间。为这次观测准备的工作，则用了10年的时间建造事件视界望远镜（Event Horizon Telescope,简称EHT） 这次观测的黑洞，一个是我们银河系内部的黑洞Sgr A*（人马座A*）质量大约是太阳质量的430万倍，距离地球约25000光年。而另一个黑洞更是庞然大物：M87黑洞，质量是太阳的60亿倍，远超太阳系的尺寸。在电影《星际穿越》中，由电脑计算得出的超大质量黑洞“卡冈图亚”已经是非常接近真实的黑洞了，但是计算仍就是计算，这次人类开始玩真的了。可以说，这次黑洞的观测，是人类朝天体物理学迈向的又一步，虽然对当下的作用并不明显，但是对未来物理学的发展将会有深远的影响。黑洞是怎么形成的？当一个恒星衰老时，他的热核反应耗尽了所有的燃料，内部就会失去足够的力量来撑起外部的重量。所以这时，核心开始坍缩，最后形成了体积近乎无限小，质量近乎无限大的天体黑洞的产生其实与中子星相似，都是因为恒星衰老后，核心在自身的作用下迅速的坍塌，收缩，并且发生强力爆炸。但在黑洞情况下，恒星的质量过于庞大，使得收缩过程无休止的进行，连中子之间的排斥力都无法阻挡，被压力碾成粉末，剩下的则是一个密度近乎无限大的物质，由于高质量产生的引力，使得最快的光都会被吸入——这也是为什么我们看到的照片的内部是黑色的原因。图片中的光环就是黑洞吗？从黑洞理论诞生的那一刻起，科学家就对其不断进行研究和计算。而黑洞的理论依据，则是由爱因斯坦的广义相对论的计算得出的。在广义相对论公开发表后，科学家在一个月后计算出的第一方程组证明了黑洞这样的星体的存在。具体计算都是很艰涩的硬核科学，这里就不阐述了。总而言之，从理论依据来说，宇宙中存在着一个质量近乎无限大的天体（注意了，是近乎，不是完全），光在他的引力范围内都无法逃脱。而在在这个天体的引力范围外内之间，有一圈的时空边界，如果物体在边界线的内部，就永远不可能逃脱，这个圆圈就叫做“事件视界”。而在事件视界外，有物质围绕着黑洞旋转，就像是地球绕着太阳转一般。这些物质转速极快，因为相互摩擦而产生炙热的光，包括x射线到可见光，这些物质摩擦而产生的辐射与光芒，被称为“吸积盘”而我们看见的黑洞，并不是黑洞本身，而是它边界的吸积盘发出的辐射勾勒出的轮廓。什么是事件视界望远镜？事件视界望远镜，是一个以观测星系中心超大质量黑洞为主要目标的计划。在全世界分布着八个射电望远镜，一同工作，形成口径相当于地球直径的虚拟望远镜。我们知道，望远镜的口径越大，他的观测距离就越远，所以事件视界望远镜拥有人类目前为止掌握的最大距离。事件视界望远镜期望验证爱因斯坦广义相对论在黑洞附近的强引力场下是否会出现偏差，也就是研究广义相对论的正确性。美国东部时间2019年4月10日9时，全世界有七处召开发布会，发布了人类历史上获得的第一张黑洞照片。事件视界望远镜的原理是什么？这个地球大小的望远镜利用的是一种叫做“甚长基线干涉测量”的技术，它允许多个望远镜同时观测一个星体，模拟大小相当于望远镜之间最大间隔距离的巨型望远镜的观测效果。1962年，英国剑桥大学的卡文迪许实验室的马丁•赖尔利用基线干涉的原理，发明了综合孔径射电望远镜。原理是用相隔两地的两架射电望远镜接受同一个星体的无线光波，两束波相互干涉，望远镜的分辨率就相当于两地之间距离的单口径射电望远镜。他也因此获得了1974年的诺贝尔物理学奖。而甚长基线干涉测量同这个原理一样，只是距离更加遥远。而在各个天文观测台中，为了确保时间统一，都会采用一亿年都不会出现一秒误差的原子钟。而虽然黑洞的质量十分巨大，但是他们的距离也十分遥远，所以打个比方，在地球观测这两个黑洞就相当于从地球上看月球上的一个苹果。所以，虽然拥有了地球口径的望远镜，观测黑洞也是一个艰苦的过程。黑洞照片的出现有什么意义？前面已经提到，是爱因斯坦的广义相对论推导出了黑洞这样的一个天体的存在，而根据理论，黑洞的形状应当是球体，而他的吸积盘也应该是圆盘状。也就是说，如果这次的照片的结果与广义相对论无异，就可以再次说明爱因斯坦的理论是正确的。而如果出错，近代的天体物理基础都将面临严峻的考验。很幸运，这次的黑洞照片与广义相对论的推导无异。在未来的天体物理学中，黑洞的研究势必会成为重要的基础。 （以上文段纯属个人浅见理解与看法，有不足之处，欢迎朋友们提出并指教）                                                                           2019年4月14日于深圳松岗

黑洞已不是完全“黑”的，也不单纯是个“洞”，它既可以通过吸积物质使质量增加，也可以向外发射物质，而使质量减小。在量子力学里，真空并不意味着没有任何场，粒子或能量。量子真空是一种能量为最低的状态，它只是被称作“真空”而已，实际上能量为零的状态是不存在的。真空不空时间和能量的测不准原理解释了为什么真空不空。由于质量与能量的等价性，真空中的能量涨落就可以导致基本粒子的生成。1928年，保罗.狄拉克发现，每一种基本粒子都有一种对应的反粒子，二者质量相同，其他性质呈“镜像”对称。两者相遇，就会相互湮灭，将质量转化为能量。因此，一个粒子和它的反粒子就表示相当于它的静质量的两倍的能量，反过来，一定的能量也可以被看作是一对正反粒子。于是，由于能量涨落而躁动的量子真空就成了所谓“狄拉克海”，其中遍布着自发出现而又很快湮没的正反粒子对。在不存在任何力的量子真空里，粒子对不断地产生和消灭，所以平均而言，就没有任何粒子或反粒子真正产生或是消灭。由于这些粒子瞬时存在而不能被直接观测到，所以被称为虚粒子（可以是虚光子，虚电子，虚质子等）。其实虚粒子和实粒子并没有本质的区别，只是虚粒子没有足够的能量，存在的时间极短。如果它能从外界获得能量，就可以存在足够长的时间而升格为实粒子。设想，有一电场，作用在真空上。当一对正负电子在正空中出现时，它们就会被电场沿相反的方向分离。如果电场足够强，它们就会分离的足够远，以致于不能再相互碰撞和湮灭。这时的虚粒子就成为实粒子，这时的真空就被称为是极化的。但是，真空是不容易被极化的，需要有很高的能量密度才能使虚粒子对分离和实粒子出现。而产生极化所需的能量的形式并不重要，它们可以是电能，磁能，热能，引力能等。遇到的问题不确定性原理告诉我们，真空中到处存在着虚粒子的海洋。这种紧张的量子行为的虚粒子海洋同样也出现在黑洞事件视界周围的空间区域。不确定性定理说明，如果一个粒子的位置被确定，它的速度就会变得不确定。如果一个粒子落入黑洞，它的位置已经被确定（在奇点），所以它的速度就不确定，甚至超过光速而逃出视界。由于所有形式的能量都等价于质量，所以我们当然会想到引力能也会被自发地转变成粒子。霍金发现，对于微黑洞来说，量子真空会被它周围的强引力场所极化（这一点是至关重要的），在狄拉克海里，虚粒子对在不断产生和消失，一个粒子和它的反粒子会分离一段很短的时间，于是就有四种可能性：两个伙伴重新相遇，并相互湮灭（过程I）；反粒子被黑洞捕获，而正粒子在外部世界显形（过程II）；正粒子被捕获而反粒子逃出（过程III）；双双落入黑洞（过程IV）。霍金计算了这些过程发生的几率，结果发现过程II最为常见。由于有倾向地捕获反粒子，黑洞自发地损失了能量，也就是损失了质量。由于微黑洞的尺度与基本粒子相当，能量的“跃迁”可能足以使粒子运动一段大于视界半径的距离，其结果就是粒子逃出，在外部观测者看来，黑洞在蒸发，即发出粒子流。其实粒子并没有真的跳过视界“墙”，而是从一个由不确定性原理短暂地打通的“遂道”穿过。这样的过程反反复复在黑洞视界的周围发生，从而，形成一股不断的辐射流，黑洞发光了。霍金计算霍金的计算表明，黑洞的蒸发辐射具有黑体的所有特征。它赋予了黑洞一个真实的，在整个视界上同一的，直接由视界处的引力场强度来决定的温度。对史瓦西黑洞来说，温度与质量成反比。质量与太阳一样的黑洞，其温度是微不足道的，开氏（即绝对零度以上）十的负七次方度。不是零，但小的可怜；黑洞并不是完全的黑，但一点也不亮。很遗憾，这样低温的辐射实在太微弱了，是不可能在实验室中探测出来的。霍金的计算还有一个重要发现：黑洞的质量越小，温度越高，辐射也越强。显然，蒸发只有对微型黑洞来说才有特别的影响，而微型黑洞的温度是很高的。在黑洞中，质量越大的黑洞，温度越低，蒸发的越慢；质量越小的黑洞，温度越高，蒸发的也越快。对于微黑洞来说，温度非常之高，可达千万开甚至上亿开，随着蒸发的加剧，质量丢失的很快，温度会迅猛地上升，随着温度上升的加快，质量丢失的就更厉害，这中过程会以疯狂的形式演变，最终黑洞被摧毁，以猛烈的爆发而告终，所有粒子都得到了大赦（对巨型黑洞来说发射粒子的过程十分缓慢，相当于蒸发；而对微黑洞来说，发射粒子的过程十分迅猛，相当于爆发）。对于星系中心的巨型黑洞来说，其蒸发的过程将远远超出宇宙的年龄，假定宇宙有足够长的寿命，并且不回缩，那么这类黑洞最终也还是要蒸发掉。不过这类黑洞目前还是吸积远大于蒸发，以吸积为主。只有当宇宙后来的温度降到比这类黑洞的温度还低时，它们才开始以蒸发为主。然而这个过程太慢长了，等到它们开始蒸发，也将远远超出宇宙的年龄，而它们要蒸发完毕，大约要十的九十九次方年。

黑洞的生成是因为有足够大的恒星在核聚变反应的燃料中耗尽死亡后发生的一种现象。每个黑洞都是有温度的，而且高低与黑洞的质量成反比，体积会缩小和爆炸。

简单一点来说，就是 “银心”。

宇宙暗物质研究进展论文

一个科学家小组预测了南希·格雷斯·罗曼太空望远镜的高纬度广域调查对宇宙学中关键问题的科学影响。 这个观测项目将包括成像和光谱，前者揭示了像遥远的星系这样的天体的位置、形状、大小和颜色，后者则是测量来自这些天体的不同波长的光的强度，跨越宇宙的同一巨大范围。科学家们将能够利用这个丰富的数据集，利用各种交叉检查技术的力量，这有望对宇宙学中一些最棘手的问题进行前所未有的观察。

当它在2027年开始工作时，罗曼太空望远镜将产生使用现有望远镜无法实现的结果。它的影响将通过与其他新设施（如与薇拉·库珀·鲁宾天文台合作）而得到进一步加强。薇拉·库珀·鲁宾天文台（Vera C. Rubin）是一个全新的宽视场望远镜，目前正在智利Cerro Pachón山顶建造。鲁宾天文台计划于2024年开始全面运行，其计划中的10年调查将延伸至罗曼的五年主要任务。

“通过预测罗曼的科学回报，我们希望帮助科学界制定观察宇宙的最佳策略，”亚利桑那大学的副教授Tim Eifler说。“我们急切地等待着任务将发回的图像和数据，以帮助我们更好地了解宇宙中一些最大的谜团。”

该团队的结果在Eifler领导的两篇论文中进行了描述，并发表在10月版的《皇家天文学会月报》上。这项研究是更广泛的世界顶级科学家团队努力的一部分，他们准备分析罗曼的宇宙学数据。

Eifler说："我们的研究之所以能够进行，是因为所有的专业知识，从理论家到观察员，都存在于这个更大的团队中。

罗曼太空望远镜任务的多面性归功于它在一个巨大的视野中结合了成像和光谱学，这使得两个主要的宇宙学技术得以实现：星系集群和弱引力透镜。第一项技术测量数以亿计的微弱星系的确切位置。弱透镜测量星系的图像是如何被介入物质的引力所扭曲的。凭借其宽广、深邃的视野，罗曼将使科学家们能够研究宇宙的结构和演变，并以前所未有的方式 探索 宇宙加速的概念。

了解宇宙如何演化到现在的状态，将提供关于什么在加速宇宙膨胀的线索。除了弱透镜和星系集群，罗曼还将通过多种方式研究这一奥秘，包括勘察天空中一种被称为Ia型超新星的特殊类型的爆炸星。这项任务还将通过测量星系团的质量和红移来探测宇宙加速，星系团是宇宙中最大的结构。这些结构的数量和大小取决于宇宙膨胀的速度如何变化。

日本名古屋大学副教授、这些论文的共同作者Hironao Miyatake说：“使用几种不同的方法来研究宇宙加速背后的原因将帮助天文学家大大减少困扰着膨胀测量的不确定性。每种方法都会对其他方法进行交叉检查，这是罗曼能够提供极其精确的结果的原因之一。”

结合如此多的观测方法，将使天文学家也能调查更多的谜团，包括确定暗物质的数量--只有通过其引力效应才能检测到的不可见物质--以及追踪早期宇宙中形成大质量星系种子的黑洞的成长。

亚利桑那大学助理教授、论文的共同作者Elisabeth Krause说：“罗曼是专门为解决宇宙加速等谜题而设计的，但它对宇宙的巨大视野将揭示出一个数据宝库，可能也有助于解释其他谜题。这项任务甚至可以帮助回答还没有人想到要问的问题。”

罗曼并不是唯一一个旨在探测宇宙加速的观测站。在一篇论文中，研究小组探讨了罗曼将如何与另一个望远镜携手合作：鲁宾天文台。鲁宾天文台以美国天文学家薇拉·库珀·鲁宾命名，鲁宾表明星系主要由暗物质构成，鲁宾天文台将利用其米（英尺）的主镜对天空进行真正巨大的调查，在10年内覆盖大约44%的天空。

Eifler说：“就波长而言，罗曼的观测将从鲁宾的观测结束时开始。罗曼计划观察较小的天空区域，但是它将看到更深的地方，并产生更清晰的图片，因为它将位于地球的大气层之上。”

目前罗曼的高纬度广域调查的观测策略将能够在大约一年的时间里观测大约5%的天空。然而，该团队说明了改变调查的设计如何能够产生引人注目的结果。例如，该调查可以被扩展，以覆盖更多的鲁宾将观察的相同区域。或者，它可以使用一个单一的广泛的过滤器来观察星系，而不是用四个独立的过滤器来成像，这样可以更快地进行观察，同时仍然保持调查的深度。

Krause表示：“考虑到我们将从合并两台望远镜的观测中获得的好处是令人兴奋的。罗曼将从鲁宾更大的观测场中获益，而鲁宾将从罗曼更好的图像质量中获得一些更深的观测，从而获得巨大的收益。这些任务将大大增强彼此的实力。”

南希·格雷斯·罗曼太空望远镜由位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心管理，美国宇航局喷气推进实验室和位于南加州的加州理工学院/IPAC，位于巴尔的摩的太空望远镜科学研究所，以及由各研究机构的科学家组成的科学团队参与其中。主要的工业伙伴是位于科罗拉多州博尔德的波尔航空航天和技术公司；位于佛罗里达州墨尔本的L3Harris技术公司；以及位于加利福尼亚州千橡树市的Teledyne科学和成像公司。

文/陈根

长期以来，探究宇宙的物质总量都是科学努力的方向。

科学家们认为物质和能量的占比为三七开（约 32% ： 68%），此外常规（重子）物质仅占宇宙物质总量的 5% 左右，“暗物质”则占绝大多数。

现在，由加州大学河滨分校（UCR）带领的一支科学家团队，在一项新计算中对各项权重进行了微调。 新研究指出，物质约占宇宙总量的 ，暗能量则占余下的 。作为一种神秘的力量，后者似乎在推动宇宙的加速膨胀 。

研究人员表示，如果把所有物质均匀地分布在整个空间中，那么它的平均质量密度就相当于每立方米只有大约六个氢原子。但是，由于我们知道宇宙中大约80％的物质是暗物质，实际上，大多数物质不是由氢原子组成，而是由宇宙学家尚未理解的一种物质组成。

具体来说，研究人员开发了一种称为GalWeight的新工具，允许研究人员通过测量单个星系的轨道来计算星系团的质量。

随后，利用斯隆数字天空调查的756个星团数据，研究小组可以将结果与星系团形成的模拟结果进行比较。这些模拟从不同数量的物质开始，因此通过观察哪些模拟条件与观测结果最接近，研究人员就可以确定宇宙中最可能包含的物质量。

值得一提的是，这是第一次使用星系轨道技术，也是成功地利用星系团技术进行了有史以来最精确的测量之一。 而其数值与使用非团簇技术（如宇宙微波背景各向异性、重子声波振荡、Ia型超新星或引力透镜）获得的数值一致。

尽管这些信息对大多数人的日常生活来说并不算太重要，但对于了解宇宙来说，宇宙学的首要目标就是精确测量宇宙中物质的总量，即使是最精通数学的人，这也是一项艰巨的工作。这也将帮助我们最终揭开暗物质和暗能量的奥秘。

其研究结果已发表在《天体物理杂志》上。