把一块石头以45度角抛上天,石头会划出一个弧形落到地上,这条曲线是一个二次曲线,叫做抛物线。
抛射石头的速度越高,石头的落点就越远。地球尽管大,可是半径是有限的,假如石头的落点落到地球的半径之外,那么石头就永久也不会落回地上,这样一个时间段石头就会成为环绕在地球外围的一个卫星。
》让石头成为环绕在地球外的一个卫星的速度,被称为第一宇宙速度,为7.9公里每秒。
它的核算公式是v等于地球的重力加快度乘以地球半径的1/2次方。
这个速度是石头环绕地球构成圆轨迹的速度。假如这个速度不断的添加,轨迹就会变成椭圆,椭圆的长轴会跟着速度的添加越来越长,假如速度超越11.2公里每秒,椭圆的长轴就会变得无限长,这个速度被称为逃逸速度。
逃逸速度的核算公式是第一宇宙速度再乘以根号2。
依照这样核算,假如地球的重力加快度不断的添加,添加到足够大的时分,即便石头的运转速度到达30万公里每秒,也只能围着地球转圈。
在广义相对论呈现之前,物理学家也做过相似这样的核算。
法国科学家拉普拉斯,便是依照这样的核算公式预言了黑洞的存在。
》拉普拉斯以为只需恒星质量超越太阳的250倍,以光速飞翔的物体就不能脱离引力场。
那么恒星发出来的光也不会发射出去,这样的天体将不可见,成为一个黑洞。实际上拉普拉斯的算法是不对的。
依据广义相对论,引力作为一种力并不存在,仅仅质量关于时空歪曲的效应。
当这种歪曲效应到达极致的时分,整个空间会成为一个关闭状况。
这个关闭的区间规模便是黑洞的视界!咱们一般把黑洞的视界称为黑洞的规模。
任何物体在空间中的存在与运动方法,都要契合空间的界说和丈量规律。
》界说空间存在方式的规律,被称为度规!
在平面几何里核算两点之间的间隔公式,是勾股规律,便是ds^2=dx^2+dy^2,这个公式便是度规,对应于几何学,这便是一把直尺。
假如在一个曲面上画一条线,用直尺肯定是没办法量它的长度,所以上面那个公式也得变,就变成下面这个姿态了:
ds^2=G(dx^2+dy^2)。G是常数的时分,空间便是平直的;G是函数的时分空间便是曲折的。
推行到n维空间的状况,会得到如下公式:ds^2=∑∑Gij(dxi^2+dyj^2),其间Gij便是度规张量。
》当光线通过一个Gij是函数的空间的时分,光线的运转道路就弯了。
咱们国家现在的高铁运转速度能够到达350公里每小时。再快上去就要做磁悬浮,可是磁悬浮再快也要遭到风阻力的影响,不能到达超音速。
在地上上假如完成超音速客运,美国马斯克提出了一个计划:把一个管道抽真空,在真空管道里运转磁悬浮的高铁。
真空管道里运转的高铁通过不断的加快,理论上是能够超越地球引力场的逃逸速度11.2公里每秒。可是即便如此,也不能脱离地球。
欧洲的强子对撞机在地下有50公里长的管道,正负电子在里面能够加快到光速的99.999%,可是这些电子依然没有飞到地球的外面去。
高铁运转的轨迹和管道便是高铁运转的“度规”,强子对撞机的真空管道便是电子运转的“度规”。
黑洞歪曲的空间,便是在其间运转物体的“度规”。不管多么快的速度,都要被空间的“度规”所束缚。
黑洞视界内的空间是一个关闭的空间,进入此规模的物体,不管超光速多少倍都无法逃离。