Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

黑洞與時間旅行 重力與時空 黑洞 蟲洞與時空 旅行 重力與時空 狹義相對論 : 時間之相對性 前設 : 光速絕對 → 火車 內外所見光速一樣 光鐘計時 : 火車內 外所見不同 動鐘延滯 !

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "黑洞與時間旅行 重力與時空 黑洞 蟲洞與時空 旅行 重力與時空 狹義相對論 : 時間之相對性 前設 : 光速絕對 → 火車 內外所見光速一樣 光鐘計時 : 火車內 外所見不同 動鐘延滯 !"—  Präsentation transkript:

1

2 黑洞與時間旅行 重力與時空 黑洞 蟲洞與時空 旅行

3 重力與時空

4 狹義相對論 : 時間之相對性 前設 : 光速絕對 → 火車 內外所見光速一樣 光鐘計時 : 火車內 外所見不同 動鐘延滯 !

5 廣義相對論 對等原理 (Principle of Equivalence): 重力 加速座標

6 加速 : 時間延滯 對等原理 重力拉慢時間 物質扭曲時空 時間時間 空間

7 黑洞

8 廣義相對論的黑洞 質能扭曲時空 質能大 → 時空深洞 光亦受重力扭曲, 亦受困黑洞 大質量

9 臨界半徑 (critical radius) 對應每一質量,若物體半徑小於臨界半 徑,便成為黑洞 臨界半徑正比於質量 例﹕太陽 ~ 三公里 地球 ~ 一公分 黑洞極黑極圓

10 黑洞何來? 恆星之死

11 恆星 (stars) 恆星 = 自行發熱發光、如太陽的星體 07/11

12 恆星之穩定 重力 ( 收縮 ) 與熱壓力 ( 膨脹 ) 之平衡

13 熱核壓力 重力 恆星之死 恆星 熱核反應燃料耗盡 → 重力勝 若質量大於幾倍太陽質量 : 重力必勝 → 重力塌縮 !

14 重力紅移 光離開重力場 被紅移 → 損耗 能量 → 紅移 紅移程度與重 力場強度直接 相關 黑洞=紅移至 波長無限長 光亦損耗所有 能量

15 史瓦西黑洞 (Schwarzschild black hole) 靜止、不轉動、球對稱的黑洞 史瓦西半徑 (Schwarzschild radius) =臨界 半徑=事件穹界 (Event Horizon) 奇點 (singularity): 密度趨無限大,進入事 件穹界的物質必到達奇點。但已知物理 定律不再適用

16 史瓦西黑洞

17 黑洞遊 遠離事件穹界外﹕重力場弱,牛頓定律適 用 → 黑洞引力無異於同質量恆星 接近黑洞﹕重力場強 → 時間延滯 → 光線扭曲 → 潮汐作用

18 重力時間延滯 愈接近黑洞,時間愈被拉慢 ( 相對於遠離 重力場的鐘 ) 在事件穹界上,時間完全停滯 ( 從外看 ) tt 黑洞

19 光線扭曲

20 潮汐作用 (Tidal effect) 重力隨距離而減低 → 物體不同部份受到 引力不同 例﹕人站在地面,腳所受重力大於頭 潮汐力﹕ 上下扯開, 左右壓縮

21 潮汐力

22 尋找黑洞

23 以圍繞黑洞的物質 ( 吸積盤, accretion disk) 探知黑洞存在 黑洞外圍﹕觀測物質軌道,用牛頓定律推 算黑洞質量 若質量大,體積小 → 黑洞 例﹕ M87 核心四分一弧秒範圍內物質以每 秒五百公星高速旋轉 → 太陽系大小空間 內有三十億太陽質量 → 超級大黑洞

24 NGC4261 距離一億光年,吸積盤半徑約八百光年 核心高速旋轉氣體盤 → 十二億太陽質量

25 黑洞質量與星系核心質量關係 星系核心質量

26 銀河

27 織女 牛郎牛郎 天鵝座

28 銀河核心 人馬座 天蝎座

29 銀河核心黑洞 無線電波 : 黑洞質量二 百六十萬太陽 S2

30 銀河核心黑洞

31 球狀星團 中型黑洞

32 蟲洞與時空旅行

33 時間旅行 至未來 : 原則上很易 ! 方法 : 利用動鐘延滯 ! 以高速飛離地球再飛 回 ( 雙生子佯謬 ): 例 如飛行一年回到地球, 地球已過十年 到以前 : 很難! 利用重力扭曲時間 → 蟲洞

34 蟲洞 蟲洞=時空隧道,連接兩時空點 由黑洞中心奇點延伸有蟲洞

35 黑洞、蟲洞、時空旅行? 可否利用黑洞作時空旅行? 不可,因 : 黑洞潮汐力太強 ( 例 : 10M o 黑洞表面重力 每米相差 10 7 g) 從外看需無限長時間 黑洞吸入光線極後藍移 : 極高能量撞向奇 點,毀滅蟲洞 蟲洞只維持極短時間 必要有白洞相連,但極不穩定

36 蟲洞 可否不靠黑洞做蟲洞 ? 可,廣義相對論之解 但只維持短時間 需以極大張力物質抵抗 重力以保持穩定 量子理論 : 極小尺度時 空充滿蟲洞 需有量子重力理論才能 明白

37 回到以前 x t A tt  t’ B A, B 各執蟲洞一端, B 以高速飛離再飛回 :  t’ >  t A 飛至 B ,再 通過蟲洞以 短時間飛回 蟲洞,內有同 一時間

38 時間旅行 通過蟲洞並不違反物理定律 因果律? 如回到過去,殺死父親 極難製造大蟲洞 只有基本粒子可作時間旅行 ? 只準許自調和 (self-consistent) 解?

39 黑洞與時間旅行 重力與時空 質能扭曲時空= 重力 黑洞 時空極大扭曲 已發現、極普遍 蟲洞與時空旅行 原則上可存在


Herunterladen ppt "黑洞與時間旅行 重力與時空 黑洞 蟲洞與時空 旅行 重力與時空 狹義相對論 : 時間之相對性 前設 : 光速絕對 → 火車 內外所見光速一樣 光鐘計時 : 火車內 外所見不同 動鐘延滯 !"

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen