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第 10 單元:宇宙 6 黑洞與時光機. 202 10460. 演化 宇宙. 人. 物理系 侯維恕. 本著作除另有註明外,採取 創用 CC 「姓名標示-非商業性-相同方式分享」台灣 2.5 版 授權釋出. 本作品由 Princeton University Press 同意課程:演化、宇宙、人使用,本資料庫亦無再授權他人使用之權利,您如需利用本作品,請另行向權利人取得授權。. 開場:創世可以有所不同嗎? 第一段:從大爆炸到生命圈 行星與恆星 生命與自覺意識 原子、星星、銀河 銀河之外 銀河之前 黑洞與時光機 第二段:起初與末了
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第10單元:宇宙6 黑洞與時光機 202 10460 演化 宇宙 人 物理系 侯維恕 本著作除另有註明外,採取創用CC「姓名標示-非商業性-相同方式分享」台灣2.5版授權釋出
本作品由Princeton University Press 同意課程:演化、宇宙、人使用,本資料庫亦無再授權他人使用之權利,您如需利用本作品,請另行向權利人取得授權。 • 開場:創世可以有所不同嗎? • 第一段:從大爆炸到生命圈 • 行星與恆星 • 生命與自覺意識 • 原子、星星、銀河 • 銀河之外 • 銀河之前 • 黑洞與時光機 • 第二段:起初與末了 • 減速抑加速? • 很久以後: • 事情的起頭 ― 頭一毫秒 • 第三段:基要與臆測 • 穹蒼與微觀世界 • 多重宇宙與人本論證 President of Royal Society Our Cosmic Habitat Paperback, 224 pages Princeton University Press (2003) 自己組織起來去買 已獲作者同意爲授課做中文翻譯
I.從大爆炸到生命圈 6. 黑洞與時光機 • 完全重力崩塌 黑洞;超大黑洞與星系核 • 時間快轉(及倒轉?―時光機) 快轉看到未來;回到過去與紀年保護定律
各星系裡有 大量的黑洞 (星球的殘餘) ~ 幾公里大 NASA 完全重力崩塌 重力已經在某些物體勝過其他作用力: 黑洞 ― 它們已崩塌的如此之深, 連光或任何訊號都無法逃脫: 但仍留下凍結的時空扭曲 在原來的所在為印記。
White Dwarf Neutron Star Ute Kraus
黑洞的重力透鏡效應 扭曲背景星系模擬圖 Urbane Legend Alain r 擋著麥哲倫星雲的黑洞模擬圖(距離9倍遠) 兩個「愛因斯坦環」是麥哲倫星雲扭曲的影像
普林斯頓學派 莫斯科學派 劍橋學派 Yakov B. Zel'dovich Яков Б. Зельдович (1914 -1987) John A. Wheeler (1911 - 2008) Dennis W. Sciama (1926 - 1999) Rees和Hawking的恩師 「…入射的光與粒子… 進入黑洞只會增加它的 質量,因而增加它的 重力吸引。」(1967) 崩塌的物體附近 凍結的時空扭曲 ― 「凍結星」 黑洞是直接以空間 為素材做成,結構像 基本粒子一樣簡單。 質量、自旋(、電荷) [大小與質量成比例]
超大黑洞 拋掉 星球被撕裂* 熱X-光 十年後 多數氣體已被吸入 NASA/CXC/SAO NASA/CXC/M.Weiss X-光 可見光 ESO NASA/CXC/MPE/S.Komossa et al. NASA/CXC/M. Weiss *一個小心的太空人,可以把自己放到最靠近的軌道而不至於掉入快速旋轉的(Kerr)黑洞
星系的核心還有更大的黑洞 很幸運! NASA/CXC/M.Weiss Sgr A*附近 只是個“小傢伙” 銀河的核心 ∃ ~ 400萬太陽質量之黑洞 黑洞大小與質量成比例 星星感受附近一個暗天體的重力,以快十倍的速度運行在軌道上 超過三十億太陽 質量的黑洞 (大小大過太陽系) 活躍星系核 沿轉軸逃脫之粒子 「黑洞這個最奇怪、最不熟悉 的天文物體,竟會是我們的 理論圖像最完整的。」 但,核心有個奇異點 (singularity)… STScI
時間快轉(及倒轉?― 時光機) 如果主觀看到的鐘和穹蒼的鐘相比跑得很慢, 你可以做「向前快轉」到未來的旅行。 在最靠近黑洞的軌道的太空人,時-空的扭曲使他的鐘變得任意的慢, 他在主觀上可因此在很短的一段時間內,看到外在宇宙極長的未來。 我們的直覺來自我們遠程祖先的生活 環境,並不提供對這種效應的經驗。 噴射客機的速度 ~ 光速百萬分之一
Gödel solution (1949) 有些世界線是閉鎖的迴路 ― 也就是說,你可以 回到自己的過去。 問題:回到過去的時光旅行? 牛頓常數 愛因斯坦方程式 Richard Gott 時光機可以從兩個「穹蒼弦」(cosmic strings) ― 重到可以扭曲空間的微觀的、極細的、超高 密度的長管子 ― 建造出來 一整個宇宙生命週期有限, 在時間裡描出一個迴圈, 它的終點也是起點。 [不是我們的宇宙] 本作品由天下文化同意課程:演化、宇宙、人使用,本資料庫亦無再授權他人使用之權利,您如需利用本作品,請另行向權利人取得授權。
還是有一個基礎物理定律禁止它? 究竟建造時光機的障礙「僅僅」是技術性的, 「紀年保護定律」? Novikov自洽原則 邏輯上矛盾 機率為零 Grandfather Paradox René Barjavel, Le Voyageur imprudent (1943) “If one goes backwards in time and kills an ancestor before he had children, then the traveler cannot exist and therefore could not travel back, and cannot kill the ancestor.” 「蟲洞」旅行? NASA 時間迴路裡的事件 必須自我協調地連接 unsolved problems in physics !! Benji64