【20220617 科學科普】以比较通俗的方式解释低光速黑洞
三体吧
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level 9
狂牲李子 楼主
唯一的遗憾是我不会用3D软件 没法画图出来讲解[阴险]
首先我们用身边的物品模拟一下二维宇宙类吧
你可以想象一下一个四边被撑起来的床单,他现在是平的,这是正常的空间。你从一边弹一个玻璃球,玻璃球走直线,类比成光走直线
接下来往床单中心扔一个木球,床单被压得凹下去了,这时候你再弹一个玻璃球你会发现玻璃球的轨迹不再是直线,玻璃球的轨迹变成了一个弧线。木球类比为太阳,太阳的大质量扭曲了空间,让经过他周围的光不再走直线。
你从木球边上弹出一个玻璃球,这时候你发现玻璃球逐渐往坑边上飞,如果初速度不够快则最终掉回到木球压出的坑里,如果初速够快,则玻璃球逐渐远离木球,这就是太阳的逃逸速度。
现在你把木球拿开,换成一个铅球,扔上去,床单被砸出了一个大洞。铅球就是黑洞,极端的质量严重的扭曲了空间,你现在看不到铅球了(铅球把周围的空间扭曲成了一个闭环)。从铅球出发的任何路径都不再和外面的床单相连,你在里面无论怎么加速,怎么续航,没有路你是出不去的。你唯一能做的只有从铅球出发,然后返回铅球
现在换一张床单,但是这张床单的质量比上一张床单差(这个宇宙空间内的光速小于16.7km/s)你把刚才的木球扔上去,床单被坠出了一个洞。即在大刘的低光速黑洞中光速变低,不像黑洞那么极端的大质量天体也能制造出黑洞的效果了。此时光无法逃逸,没有任何路径可以让从木球出发的弹球指向床单上。也就是说你在里面怎么续航,也出不去了,因为空间被闭合了,没有路了
2022年06月17日 15点06分 1
level 9
狂牲李子 楼主
你现在也许想问,那用稍微低于光速的速度一直航行会怎样?我们继续类比
假设有一个平面的二维空间,但是这个空间被扭曲,首尾相连变成了一个球体,我们从高维视角看这个球面上的二维空间,无论向哪个方向发射出一条向量,最后都会绕球面一周返回起点。其中的一个二维生物从球的北极出发,他的视角里他一直在向前行动,但是最后他不知不觉间又回到了起点,也就是我们高维视角下看见的球的北极。
现在我们回到三维,假设有一个低光速黑洞中的生物向驾驶飞船向远处飞,他一直以稍低于光速(16.7km/s)的速度航行,但是他不知不觉又返回了起点,你能说他在某一个时间点调头了么?他没有,只不过在这个扭曲的空间中已经没有指向外界的路了。
2022年06月17日 15点06分 2
level 14
支持楼主!
有些人对黑洞的理解还停留在经典力学的阶段,以为黑洞只是逃逸速度大而已,没想过视界的时空扭曲到封闭意味着什么,更不知道光逃不出就意味着时空封闭了。
所以才会以为低速航天可以破黑域。
2022年06月17日 15点06分 3
嗯嗯 我觉得光逃不出去只是一个表象,这代表着空间被扭曲到极致,任何方向都是错的
2022年06月17日 15点06分
那么有可能光在黑洞里的速度仍然是一样的,只不过由于三维空间被扭曲了,而且扭曲到了极限,导致那片三维空间形成了一个三维闭环,从四维的视角看,光子只能在这个三维闭环里无限转圈,出不来了。
2022年06月17日 23点06分
进一个深层思考,就会感觉到,这个弯曲和速度,有可能实际上就代表同一个含义,只不过我们只能站在三维视角去观察,体会不到四维视角的含义,就只能体会到速度的快慢了。
2022年06月17日 23点06分
level 11
嗯,这个比喻不错,比较通俗,能用重质量和轻质量来黑洞生成的阀值[真棒]。只是还不能类比出光的速度,质量好的床单,玻璃球就跑得快么?质量差的床单,玻璃球就跑得慢么?
2022年06月17日 23点06分 4
level 11
我一直说,慢速爬破黑域只是说能往外爬,爬到边上可能物理规律都变了我就搞不明白了。
2022年06月17日 23点06分 5
level 11
我跟你的想法有点类似[吐舌]
2022年06月18日 03点06分 6
level 11
其实之所以会产生这个误区根本原因还是逃逸速度的这个说法,你用速度怎么能来衡量能不能脱离呢?按正常的逻辑思维,我速度慢了大不了慢点脱离又怎么会无法脱离?其实造成能不能脱离的根本原因不还是力吗?逃逸速度的大小不就是取决于施加的力的大小?那么为什么不能用“单位质量上受力大小”这样一个概念来取代逃逸速度呢?
2022年06月18日 04点06分 7
[啊]你能走路逃出地球?
2023年01月11日 08点01分
@Pro丶Turicum 当然能
2023年01月12日 12点01分
@Pro丶Turicum 有太空电梯的情况下走路确实能逃出地球[滑稽]
2023年01月17日 13点01分
另外其实能逃离和可大规模逃离是有区别的,你低速宇航要的代价如此巨大,歌者还会认为你的太阳系有威胁吗?蚂蚁可以背起质量那么大的东西,就好像人可以靠低速宇航逃离黑域,那你觉得蚂蚁有威胁吗?低速宇航有威胁吗[滑稽]
2023年01月17日 13点01分
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