四种作用力中最弱的引力,为何能坍缩出宇宙无敌的黑洞?
关于黑洞一直都是一个热门话题,从爱因斯坦在相对论中预言黑洞的存在之后,到去年人类第一次拍到黑洞照片,时隔百年,终于揭开了黑洞的真面目。
黑洞是宇宙中最特殊的天体,因为它体积无限小,引力却无限大,连光也无法逃脱。所以黑洞的事件视界内是一片漆黑。但我们可以通过它周围明亮的吸积盘来间接确定它的存在,黑洞依靠的强大引力,为什么却说它是四大基本作用力中最弱的?
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四种基本力分别是引力、弱核力、强核力和电磁力。
强核力听名字应该能看出来它是世界上已知的力中最强的一种,能够把构成质子和中子的夸克结合在一起,也能把原子核中的质子和中子结合在一起。如果用我们的技术把一个原子粉碎,或者把原子核分开或融合,目前只有两种办法.
第一种是在大型强子对撞机里,将两束粒子按相反的方向加速到接近光速,让其对撞从而敲开原子的外壳,这样,两个核子就能够融合成一个新的物质.
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第二种就必须要通过核聚变,让其在高温或极高压的状态下,使核外电子成为自由电子,让不同的核子融合在一起,以此来创造出新的物质.
由此可以看出强核力具很大的能量。最重要的是强核力只作用在原子层面,通过资料调查显示,它们之间的距离必须在10^-15米以内,或者大约在质子直径的范围内才能起作用。
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弱核力其作用距离是最短的,并且只在电子、夸克层子、中微子等费米子层面才能发生作用,它的主导地位只在微观世界。虽然目前人类还不能直观看到它们的存在,但是它们却制约着放射性一类的现象,就比如在我们世界中普遍存在的X射线、α、β、γ射线中的粒子,就是靠弱核力从原子核内部把它们抛射出来的,在核聚变反应中弱核力也发挥着不可缺少的作用。
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电磁力主要是在带电粒子之间起作用。可以这样理解,相反的电荷相互吸引,同种电荷则会相互排斥,电荷越大,而力也就越大,电磁力其实是通过一种叫做光子的无质量、有载力的玻色子作为交换而产生的,其中光子是光的粒子组成成分,但在带电粒子间交换的带力光子是光子的不同表现形式,因此它们是虚拟的,根本无法探测到的。
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实际上电磁力在我们生活中也起到至关重要的作用,从原子和核外电子的运行规律,到电波、摩擦力、机械力、声波等等这些都只不过是电磁作用力的外在表现形式而已,换句话来说,如果世界上没有电磁作用力的存在,那么我们人类就无法看到电闪雷鸣、飞机火箭、高铁汽车等等。
引力简单来说就是两个具有质量的物体之间的相互吸引。牛顿是最先提出万有引力的,他认为引力可以描述成两个物质之间的吸引力,但是爱因斯坦却持相反的态度,从广义相对论中就可以看出,他主张引力不是一种力,而是物体弯曲时空的结果。
虽然现如今的宇宙天体运行都受到万有引力的制约,但很明显它是已知的基本力中最弱的一个,尤其是在分子和原子尺度上,如果把一个物体从地上提起来或往上运动,其实是抵消整个地球的引力,并且在分子和原子水平上,引力相对于其他几个的基本力来说是几乎没有任何影响的。
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但万有引力的存在的存在也是有非常大的用处,与其他的基本力作用范围不同,因为它的作用范围可以延伸到无限远并且还能够无限叠加,而且其强度和质量的分布有着密切的联系。换句话来说就是只要在一定的空间内不断增加质量,引力的强度也就能够无限增加。
因此可以毫不夸张的说是万有引力造就了恒星、中子星、黑洞等等,试想一下,如果一个物体能够浓缩到自己质量的史瓦西半径中时,那么最弱的引力就会变成最强的力,无限曲率,并且还能把进入一定范围的一切物质撕碎甚至吞噬掉,即使连光也无法从里面逃逸出来。
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黑洞的形成
对于黑洞,构成方式主要包括大质量恒星的演化以及黑洞兼并等等。
大质量恒星的演化大质量恒星的演化一般是黑洞形成的主要方式,首先是由一颗大质量的恒星演化为一颗红巨星时,此时在恒星内部发生的聚变反应会在铁核停止,因为铁元素相当稳定不能参与裂变或聚变,从而没有能量的释放以及向外的辐射压力。
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