[問卦] 黑洞解惑

今天是科學史上重要的一天，人類終於第一次直接看到黑洞啦！ 看到大家對黑洞有許多疑惑，或許我可以幫忙解其中一些惑 但我畢竟不是專業只懂皮毛，希望可以拋磚引玉讓真正的專家來說明 首先，黑洞是什麼？ 想像我們站在草地上，把球往上丟，球過不久就會掉下來，丟越大力（初速越大），掉回 地面的時間越長，而如果初速夠大到一個值，球就再也回不來了，這個值就叫做逃逸速度 ，因為球的動能已經足夠脫離地球的重力場，密度越大的星體逃逸速度就越大，我們知道 光速是自然界中最快的速度，當逃逸速度等於光速時，就表示沒有任何東西逃的出這個星 體的重力場了，而因為連光都無法逃出，於是這樣的星體就叫做黑洞 理論上，黑洞的體積為零，也就是一個點，卻有質量，因此密度無限大，無限大的點數學 上又稱為奇點 (singularity)，而我們比較常聽到的黑洞大小其實是指連光都逃不出去的 範圍，也就是史瓦希半徑或者“事件視界”也有人叫“事件地平線”，就是這次望遠鏡名 字的由來，因為連光都出不來所以我們無法看到裡面的樣子，就像是發生在地平面下的事 件一樣，我們無法觀測 那黑洞怎麼來的？ 黑洞可以分為小質量黑洞（數個太陽質量）與超大質量黑洞（數百萬到數億太陽質量）， 至於中型黑洞呢？目前還沒有觀測到，科學家也在想中型黑洞怎麼不見了。小質量黑洞主 要是經過恆星演化到死亡時經過超新星爆炸後剩餘的恆星核，恆星核有可能塌縮成中子星 ，如果更重的話就會塌縮成黑洞（附帶一提，我們的太陽死亡後不會變成黑洞，而是變成 白矮星，因為質量不夠大），而超大質量黑洞在每個星系中心都會有，全部的恆星就繞著 這個黑洞轉，至於它怎麼形成的，目前也還沒有定論，這次觀測到的就是屬於超大質量黑 洞，它位於M87星系的中心再來，為什麼黑洞會發光？ 黑洞本身不會發光，但是他會把周圍的氣體不斷吸入，我們知道最有效率吸收氣體的方式 就是螺旋進入，因此氣體會一邊旋轉一邊被吸入，也就形成所謂的吸積盤，因為黑洞的強 大重力場，氣體的速度會非常快，氣體之間的磨擦生熱也讓吸積盤溫度非常高，我們知道 只要有溫度就有輻射，溫度越高輻射越強，因此吸積盤其實是非常亮的！這次的影像中發 光的部份就是吸積盤。而因為氣體也有磁場，當磁力線交錯於黑洞時可能會斷裂，粒子於 是隨著磁力線射出，也就形成高速噴流（垂直盤面），原理跟太陽風很像 最後，大家很關心的是這個發現對我們實際上有什麼用？ 這次直接的黑洞觀測可以提供廣義相對論再一次的驗證，跟幾年前的重力波甚至更久之前 的希格斯粒子的發現一樣，這些發現都是基礎科學理論發展的基石，所以問題可能變成： 基礎科學有什麼用？ 基礎科學是在了解我們所身處的自然界的運作規則，我們莫名 其妙的被放到這個宇宙，自然會想了解宇宙怎麼來的，自然界的規則是什麼等基礎問題， 就像電影移動迷宮裡大家都沒有到迷宮前的記憶，一切只能自己摸索迷宮的規則，找到自 己的出路，而科學家就像是電影中的飛毛腿，在已知的前沿不斷往未知探索、邁進 當然，基礎科學不只滿足我們的求知慾，現代科技發展也是奠基於基礎科學，科學理論的 發展絕非一蹴可及，前沿的科學發現往往沒有直接的應用，就像湯木生剛發現電子時，沒 人當他一回事，現在電子的相關應用已經無遠弗屆，我聽過一個有趣的比喻，基礎科學就 像賺錢，應用科學或工程學是在花錢，把錢變成我們實際看得到的東西，如果我們停止了 基礎科學的研究，那錢就有花光的一天，人類的科技發展也就會停滯 此外，基礎科學研究有時也會“直接”促進科技發展，就像是以前天文望遠鏡的技術普及 化後就用到了相機、X光探測機上，高能物理的研究機構CERN甚至為了研究需要還發明了 網際網路，沒錯就是你現在在用的這個網路 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 140.112.218.4 ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Gossiping/M.1554915451.A.FAA.html 我也好想知道！但理論上沒人可以知道 💬 查看其它331則留言...