这里是厦门|关于黑洞，你一定要知道的物理知识！
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2020年的诺贝尔物理学奖已经在十月六日揭晓 ， 今年的诺贝尔奖并没有如普遍猜测的一样颁给粒子物理或者凝聚态物理 ， 而是颁给了对于宇宙中最“黑暗”的天体——黑洞的研究 。 罗杰·彭罗斯 ， 赖因哈德·根策尔 ， 安德烈娅·盖兹分享了这个奖项 。
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黑洞是宇宙中最神奇也是最神秘的天体之一 ， 人类对于黑洞的研究可以追溯到104年前 ， 一位名叫施瓦西的的天文学家在计算时发现了一个爱因斯坦的广义相对论场方程的解 ， 这个解表明 ， 假如一个静态球对称星体的半径小于某一个特定值(史瓦西半径) ， 这个星体就会存在一个边界 ， 只要进入了这个边界 ， 即使是光都无法逃出 。 美国物理学家约翰惠勒给这种不可思议的星体起了个名字——黑洞 。
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史瓦西
史瓦西半径表达式
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固然黑洞的概念在100多年前已经被提出 ， 但是我们直到2019年才首次通过事件视界千里镜一睹黑洞的真容 。
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人类历史上第一张黑洞照片
今天我们就来跟大家一起聊聊关于黑洞 ， 你一定要知道的知识 。
黑洞的诞生
恒星是宇宙中的巨人 ， 他们产生着巨大的引力 ， 这种引力不仅影响着围绕它运动的行星 ， 同样影响着恒星自身 ， 在引力的作用下 ， 恒星具有坍缩的趋势 ， 不外恒星的内核不停进行的高强度核反应 ， 核反应提供的辐射压和恒星自身的引力相互对抗 ， 形成了一种平衡 ， 不外这种平衡在恒星暮年开始被逐渐打破 。 在恒星暮年的时候 ， 恒星内核的核燃料消耗殆尽 ， 核反应不再能提供可以与引力对抗的辐射压 ， 恒星就开始疯狂的坍缩 ， 但是此时恒星间隔黑洞还有一定的间隔 ， 想要变为黑洞 ， 恒星还必需克服两大障碍——电子简并压与中子简并压 。
在微观世界 ， 像电子中子这样的费米子都具有一定的自闭症 ， 它们不愿意跟别的同种费米子共享同一个状态 。 假如两个电子空间间隔很近 ， 那他们速度差距就会很大 ， 以保证它们不会在相近的间隔内相处太久 ， 假如两个电子速度很接近 ， 那他们空间间隔就应该相距很远 ， 以保证它们不会遇到彼此 ， 这就提供了一种同种费米子之间的相互排斥 。 这种特性是由物理学家泡利发现的 ， 又称为泡利不相容原理 。
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这种同种费米子之间相互嫌弃导致的简并压是恒星变为黑洞前最后的阻碍 ， 对于质量小于钱德拉赛卡极限(1.44倍太阳质量)的恒星来说 ， 电子简并压是扛得住的 。
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对于质量小于奥本海默极限(约为2-3倍太阳质量)的恒星来说 ， 中子简并压是可以顶得住的 。
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但是对于质量更大的恒星来说 ， 电子简并压和中子简并压也无能为力了 ， 在一场明亮华丽的超新星大爆发之后 ， 黑洞诞生了 。
黑洞会死亡吗？
黑洞的诞生标志着大质量恒星的死亡 ， 但是黑洞是不是也会死亡呢？实际上确实很有可能 ， 而黑洞的直接死因可能就是——霍金辐射 。
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