量子力学 英国哲学家比爱因斯坦早一个世纪就预测了黑洞的存在


量子力学 英国哲学家比爱因斯坦早一个世纪就预测了黑洞的存在
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量子力学 英国哲学家比爱因斯坦早一个世纪就预测了黑洞的存在

英国哲学家约翰·米歇尔是已知的第一个将引力、逃逸速度和导致黑洞形成的光联系起来的人 。 事实上 , 米歇尔预测了黑洞的存在 , 比1916年卡尔·史瓦西利用爱因斯坦的广义相对论推导出黑洞的存在早了130多年 。
暗星牛顿为世界提供了一种全新的理解宇宙的方法 , 所以可以理解的是 , 当时的许多科学家都在寻找可以应用这种新理解并做出新发现的领域 。 对于米歇尔来说 , 他很想知道是否可以用恒星发出的光来确定它的质量 。 他对牛顿关于光的微粒理论特别感兴趣 , 这个理论认为光是由微粒组成的 , 它们以有限的速度运动 , 并具有动量 。
后一个特征意味着光应该像行星一样容易受到物体引力的影响 , 米歇尔认为他可以利用这一点来设计一种方法 , 通过测量恒星发出光的速度来计算恒星的质量 。
虽然一个足够大的恒星会使光变慢的观点并不准确 , 但他的观点中包含了一个更激进的想法 。 在他的论文中 , 米歇尔描述了一个物体 , 它的质量非常大 , 因此它的引力非常大 , 以至于它的逃逸速度超过了光本身的速度 。 米歇尔意识到 , 这样一颗“暗星”是不可能被天文学家直接看到的 , 因为它发出的光永远无法逃脱它的引力 。
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如果这一切听起来很熟悉 , 那是因为米歇尔在谈论黑洞的定义特征 。 更值得注意的是 , 米歇尔继续描述了天文学家能够找到黑洞的方法:如果碰巧有其他发光的天体围绕着它们旋转 , 我们仍然可以从这些旋转运动中推测它们的存在 。 这个预测也被证明远远超前于它的时代 , 因为这仍然是天文学家在寻找黑洞时使用的关键技术 。
虽然约翰·米歇尔可能准确地预测了黑洞 , 但他的方法被证明是有害的 。 牛顿的光微粒理论被1799年荷兰物理学家惠更斯提出的光波动理论所取代 , 该理论认为光与引力场没有相互作用 。 如果光不与引力场相互作用 , 暗星就不可能存在 , 所以米歇尔的工作在19世纪并没有得到关注就被淘汰了 。
1916年 , 史瓦西用广义相对论推断了黑洞的存在 。 虽然史瓦西被认为是第一个描述黑洞的人 , 但他实际上得出了与米歇尔同样的结论 。 然而 , 米歇尔的暗星与史瓦西黑洞有一个关键的不同之处 。 黑洞是被压缩到无限大密度点的大质量物体 , 而米歇尔的暗星却大得令人难以置信 , 目前已知没有这样的恒星存在 。 最终 , 米歇尔描述的暗星只有在牛顿的理论准确的情况下才可能存在 , 虽然牛顿的理论最终并不准确 , 但米歇尔的推理仍然是合理的 。
最近 , “暗星”的概念又开始复兴 。 一些物理学家认为 , 黑洞中心存在奇点的想法是不可能的 。 在这个地方 , 黑洞的密度和周围的时空曲率变得无穷大 。 相反 , 他们认为黑洞中的物质被压缩到“普朗克长度” 。 因此 , 这个模型暗示了一个黑洞的数学“底部” , 它的中心坐落着一颗暗星 。

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