主题:这里有人烧『黑洞』的吗? [主题管理员:wayio]
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原文由 siliconworm 在2010-03-17 17:50发表
请问楼主,如果距离黑洞很远处有一铅球受其吸引做自由落体运动,能否在到达施瓦西半径前加速到光速?


我觉得是不能。
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原文由 抓住大自然 在2010-03-17 15:26发表

物质为什么会运动?


因为时间
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请问楼主,如果距离黑洞很远处有一铅球受其吸引做自由落体运动,能否在到达施瓦西半径前加速到光速?
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原文由 bluestone42 在2010-03-17 17:12发表

不是吧,你再想想看。想想牛顿力学与相对论对运动观察的区别。水温看起来可以单独测量,但温度是怎么得到的,是基于参照系的判断。

温度本身就是一个宏观量,是基于大量分子的无规则运动的,如果你将分子一个个独立起来判断,最终只会退化为单个分子,单个分子是没有温度意义的,有的只是动能,动能相对于谁运动?你?我?这时候需要参照系。
而大量分子的无规则碰撞,只要放置足够长时间,趋于平衡,那么这团分子每一处就有了同样的温度的标量。大量分子虽然每个分子的运动方向都不一样,但宏观下,分子团作为一个整体还是静止的,谁见过分子团里每个分子突然运动方向一致了,然后分子团自己出现了一个加速度?
温度(分子的无序运动)本来就是物体自己的性质,不需要任何参照系。
就像静止质量这个标量,同样不需要任何参照系,它是物质自己的性质。和物体是否运动无关,和物体在地球上还是飘在太空里也无关。
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很复杂,很晕,顶贴,马克
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原文由 wayio 在2010-03-17 15:35发表

孤立系统中的温水不需要参照物也能测量其温度,是不?我插一支温度计在里面,无论此杯温水在哪里,是否运动,温度都是一致的,是不?
温度是标量,不是矢量。

至于黑洞的熵,后续首帖会有更新


不是吧,你再想想看。想想牛顿力学与相对论对运动观察的区别。水温看起来可以单独测量,但温度是怎么得到的,是基于参照系的判断。
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原文由 抓住大自然 在2010-03-17 15:26发表

物质为什么会运动?

是神的第一次推动,然后它就停不下来了,呵呵。因为有运动所以有物质和因为有物质所以有运动这是一样的。
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好帖子。楼主不容易。顶。留记号。慢慢看。
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原文由 bluestone42 在2010-03-17 14:34发表

哈哈,一杯温水是有参照物的,所以才谈得上"孤立",再说了,有冷水和热水的比较啊.
对自己的说法我也并不很当真,只是隐含了人类思维漏洞的胡思乱想.比如,因果.对宇宙命运作判断,人类可能没有相应的立场--没法在宇宙外观察宇宙.甭管哪年代,哪人的学说,没法离开参照系吧.
正好请教:黑洞的熵怎么个说道?请继续,谢谢.


孤立系统中的温水不需要参照物也能测量其温度,是不?我插一支温度计在里面,无论此杯温水在哪里,是否运动,温度都是一致的,是不?
温度是标量,不是矢量。

至于黑洞的熵,后续首帖会有更新
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原文由 wayio 在2010-03-17 12:11发表

为何定义均匀就是最高有序??
如果物质,能量均匀分布,就是一潭死水,所有物质均在做无规则的热运动,而且运动程度是一致的(温度一致),这不就是最无序的状态嘛!


物质为什么会运动?
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文科生进来收藏一把。
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原文由 bluestone42 在2010-03-17 14:34发表

哈哈,一杯温水是有参照物的,所以才谈得上"孤立",再说了,有冷水和热水的比较啊.
对自己的说法我也并不很当真,只是隐含了人类思维漏洞的胡思乱想.比如,因果.对宇宙命运作判断,人类可能没有相应的立场--没法在宇宙外观察宇宙.甭管哪年代,哪人的学说,没法离开参照系吧."热二"推广到宇宙,预设的前提先没了,怎能有解.
正好请教:黑洞的熵怎么个说道?请继续,谢谢.
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原文由 wayio 在2010-03-17 12:35发表

那你认为孤立状态下,一杯温水,比半杯热水半杯冷水,更为有序了?

哈哈,一杯温水是有参照物的,所以才谈得上"孤立",再说了,有冷水和热水的比较啊.
对自己的说法我也并不很当真,只是隐含了人类思维漏洞的胡思乱想.比如,因果.对宇宙命运作判断,人类可能没有相应的立场--没法在宇宙外观察宇宙.甭管哪年代,哪人的学说,没法离开参照系吧.
正好请教:黑洞的熵怎么个说道?请继续,谢谢.
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现代物理就是在做无限的近似。
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民间工薪条件下能用市售材料造出产生有限规模黑洞的实验器材吗?我知道问得有点小白,但这么做的愿望还有很强烈!
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细看了下,W资讲解的好!一点小建议:)
1、就黑洞论黑洞,太微观了;而黑洞的存在,与宇宙形成与演化是分不开的。所以抛开宇宙学谈黑洞,意义不大。同样,量子力学和引力理论看上去可以完美解释所有东西了,但是,在黑洞奇点那里,都是失效的。那么,黑洞的为什么要存在,怎样存在,要把范围扩大,才好理解。
2、量子理论可以描述除有引力之外的三种基本力(电磁、弱和强力)。但是,引力完全是另一回事,"引力\引力场理论"乃广义相对论和现代宏观宇宙研究的基石,对黑洞研究价值巨大,也应作为基础知识在烧黑洞前预备.
:):)

[mitoo 编辑于 2010-03-17 13:47]
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以前也有兴趣,没楼主这么深入,但现在也都早忘掉了.向W资汇报下本人初中思考过的问题:宇宙的边界
一维线性世界:一个细线连成环,让一个蚂蚁在上面爬,对它而言,世界有长度,无边界
二维平面世界:一个地球仪,让一个蚂蚁在上面爬,对它而言,世界有面积,无边界
三维立体世界:我们所在的宇宙,对它而言,世界有体积,无边界(关于宇宙是膨胀还是收缩,不在讨论之列)

为什么会得出这样的结论,是因为我们的测量方式.比如,用二纬的方式观察一维世界,用三纬的方式观察二维世界;之所以我说现世"有体积,无边界",是因为从四维的方式去观察(长\宽\高\时间),加入一个双向时间变量.
而黑洞处在一个什么样的位置?如果真有一个奇点存在,那么最直接的猜测,是一些平行宇宙的通道.

汇报完毕,继续工作\带小孩.
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原文由 mitoo 在2010-03-17 12:38发表
楼主为什么不收一本<时间简史>?


在书架上呢,仔细看
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楼主为什么不收一本<时间简史>?
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原文由 bluestone42 在2010-03-17 12:16发表

整个同一化了,还不有序啊?


那你认为孤立状态下,一杯温水,比半杯热水半杯冷水,更为有序了?
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收藏慢慢研究。
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我承认。。。我想歪了。。猥琐滴面壁去鸟。。。
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那本《黑洞》是很好的科普读物,我前后买了几本,自己留了两本,其余的送朋友。现在在看量子力学的书,不过太难了……
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原文由 wayio 在2010-03-17 12:11发表

为何定义均匀就是最高有序??
如果物质,能量均匀分布,就是一潭死水,所有物质均在做无规则的热运动,而且运动程度是一致的(温度一致),这不就是最无序的状态嘛!

整个同一化了,还不有序啊?
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原文由 bluestone42 在2010-03-17 11:19发表

麦克思韦小妖很失败,有太多的无法成说之处.熵继续趋向无穷.但是,假如宇宙的能量趋向分布均匀.质量趋向无差别(没啥人类,流水,黑洞之类啦).在全面均匀的一瞬,由于宇宙是孤立的,没有参照,那么均匀就是最高有序,熵为零.那么究竟是向高熵还是向低熵?


为何定义均匀就是最高有序??
如果物质,能量均匀分布,就是一潭死水,所有物质均在做无规则的热运动,而且运动程度是一致的(温度一致),这不就是最无序的状态嘛!
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原文由 bluestone42 在2010-03-17 11:19发表

麦克思韦小妖很失败,有太多的无法成说之处.熵继续趋向无穷.但是,假如宇宙的能量趋向分布均匀.质量趋向无差别(没啥人类,流水,黑洞之类啦).在全面均匀的一瞬,由于宇宙是孤立的,没有参照,那么均匀就是最高有序,熵为零.那么究竟是向高熵还是向低熵?


资深高啊~!

呵呵,这个假设如果没能自圆解释,也就是宇宙无解了。

再高的理论也能用最通俗的话来说吧?
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原文由 wayio 在2010-03-17 00:16发表
关于热力学第二定律的一些讨论


麦克思韦小妖很失败,有太多的无法成说之处.熵继续趋向无穷.但是,假如宇宙的能量趋向分布均匀.质量趋向无差别(没啥人类,流水,黑洞之类啦).在全面均匀的一瞬,由于宇宙是孤立的,没有参照,那么均匀就是最高有序,熵为零.那么究竟是向高熵还是向低熵?
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Mark下。有时间再慢慢看。
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关于热力学第二定律的一些讨论

热力学第二定律告诉我们,一切都朝着无序的方向发展
那么为何种子会长成大树,人类在创造文明?
确实,种子长成大树,就这棵树来说,它的熵是在不断的减少的
原因是因为它不在一个孤立系统中
它有着源源不断的能量输入,太阳持续的辐射出能量

如果我们把树,地球,太阳放在一起看,近似的可以看作是一个孤立系统
这时候,你会发现,整个系统的熵是在增加的。
太阳向着太阳系辐射着能量,集中在太阳内部的核能最终变成电磁辐射均匀的消散在宇宙中,能量的分布更平均了。地球上生物进化的有序性降低的熵在太阳辐射增加的熵之前,微不足道。

同样里,空调制冷或制热,虽然人为的拉大了室内外的温差,但是它是以电能源源不断的输入为代价的,就房间内外,和发电厂作为一个孤立系统来看,室内外温差的拉大引起的熵的减少,远不能弥补发电厂引起的熵的增加。

可以举出无穷多个日常生活的例子,似乎熵是在减少的,有序度是在增加的,但这些系统并不是孤立的,只要你把更大的范围包括进来,建立一个孤立系统,你会发现总熵永远在增加。

※※证第二定律失效,将导致一个可怕的局面,
我们知道,宇宙就是一个最大的孤立系统,没有能量会从宇宙外输入,因此,宇宙的总熵将不可避免的持续增加,最终达到一个恐怖的热平衡。人类也就再也无法生存下去了。

物理学家已经无法从日常生活中来反驳热力学第二定律了,于是,他们建立了很多抽象的机制,试图将第二定律推翻,以此挽救未来宇宙和人类的命运。

麦克斯韦创造了一种小妖。
在一个绝热的容器中(防止容器内外产生任何热交换)
充满了稀疏的理想气体,带有一定温度
我们知道,只要不是绝对零度,气体总在做热运动,从微观来说,气体可以认为是一些完全刚性的小球,小球之间,小球和容器壁之间都在做完全弹性碰撞。
未碰撞时小球就做惯性匀速运动。
在中间有个隔板,将这个容器分成两个腔室,隔板上有个小孔,小孔正好能让理想气体分子单个通过,因此,这两个腔室是联通的。
这时候,来了一个麦克斯韦小妖,它具有高度的智慧,在隔板小孔上装了一个无限轻便的闸门(0质量),小妖可以不需要任何做工就能控制闸门的开闭。
由于容器内部的理想气体非常稀疏(单个分子要飞行很长时间才有可能发生碰撞)
而小妖又有一种“特异功能”可以看清每个气体分子的飞行轨迹。

于是小妖就开始破坏热力学第二定律了。
它观察着飞行的气体分子,当有一个气体分子的飞行轨迹正好能穿过隔板小孔,从A腔室飞向B腔室,小妖打开闸门让其通过。
当它看见又有一个气体分子的的飞行轨迹正好能穿过隔板小孔,但这次从B腔室飞向A腔室,小妖于是关闭了闸门,气体分子碰撞在闸门上反弹回了原腔室。

随着小妖艰苦的劳动,最后我们会发现,气体逐渐向A腔室集中,B腔室的气体越来越少。
最后A腔室会充满了气体,而B腔室则是真空。
由于广义热力学第二定律是规定的孤立系统的有序性会逐渐下降。
因此麦克斯韦小妖破坏了第二定律:
1。容器是绝热的,因此内部是孤立系统。
2。小妖未接触任何一个气体分子
3。气体分子的碰撞都是完全弹性的。
4。最终容器的有序性变成高度有序,因为气体集中到了一边去了。

事情真是这样吗?

后人提出了反驳的观点:
1.质量为0的闸门并不存在。小妖单次开关闸门做工可以忽略不计,但是不断的开关闸门引起的累加做工是无法忽略的。
小妖开关闸门相当于做工,最后闸门还在原地,因此这些功必然变为了热,因此此处就伴随了一个熵的增加:从更为有序的机械能变为了无序的热能。因为我们知道,推动闸门开或关,闸门的动能,相当于组成闸门的原子高度一致的向某方向一起运动,这是高度有序的,而最后闸门停了,这些动能变为了废热,相当于组成闸门的原子在无序运动。

2.小妖必须要观察气体分子的运动,从而判断气体分子是否会通过小孔和从哪个方向通过小孔。假设我把这些气体分子比喻为乒乓球,那么要看清一堆乒乓球在房间内的运动,最简单的办法就是开一盏灯。
好,假设小妖就是利用光来观察气体分子的运动,那么问题就来了,每个光子都带有能量,为了观察到气体分子,光子必须同分子做某些反应,而这些反应和光子同容器内壁的反应是不同的,这就好比是我在煤堆里找一只乌黑的乌鸦很不容易,因为煤堆几乎完全吸收了光线,而乌鸦也几乎完全吸收了光线,因此他们之间就没有反差了(搞摄影的都容易理解 )。
假设气体分子是银白的(完全反射光子),容器壁是黑体(完全吸收光子),那么小妖必须带着一块电池,开着电灯,因为气体分子太稀疏,大部分光子瞬间就被容器壁黑体吸收了。那么开着的电灯就在进行着致命的熵的增加的工作。高度有序的电能变为光能均匀的辐射到容器每一个角落,能量分布更为平均,整体的熵在增加了。如果电灯的电来自容器外,那就破坏了容器是个孤立系统的前提了。
假设气体分子是黑体,容器壁是镜子(完全反射光子),初始条件中容器中就有一团光子来飞来飞去,由于容器壁是完全反射的,因此光子不需要持续供应,除非光子被气体分子吸收掉,由于气体分子很稀疏,因此只要初始条件中有足够的光子,也许可以坚持许久而不需持续供给。问题又来了,因为气体分子是黑体,也就是说气体分子可以完全吸收光子,光子是带有能量的,吸收光子必然提高了自己的温度(更快的无序运动速度)。最终,熵更少的高能态光子变成了熵更多的气体分子的废热,也许气体分子会发射黑体辐射(辐射出熵更多的地能态红外线光子)。另外由于光子的飞行速度是光速,因此无论初始条件下有多少光子,几乎在一瞬间光子就会飞向容器的任意角落,在瞬间会被气体分子吸收,让光子在容器内从容的飞行个把分钟让小妖有时间梳理容器内的所有气体分子,太理想化了。
3.小妖判断的过程也就是一个学习并用脑的过程,也就是说小妖不得不呼吸(或是其他办法让体内的碳水化合物释放能量)以让脑袋眼睛持续的工作。这里也有一个熵的增加,更为有序的碳水化合物中的化学能变为了无序的废热。

总之,最终的结果就是小妖得不偿失,虽然它努力的让气体分子靠自己的无序运动有序的集中到了一边。但是它因为努力工作,从而造成的熵的增加值,远大于气体分子靠向容器一边减少的熵。

热力学第二定律并未被麦克斯韦小妖破坏。
大自然还是坚定的将时间箭头指向了未来。

[wayio 编辑于 2010-03-17 00:24]
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原文由 抓住大自然 在2010-03-16 11:13发表

如果时光倒流就可以回到中世纪,问题是回不了。

如果能回,人类就可傲游太空。

这就是我对空间、时间的理解。

时光倒流是人的想法而已,事实上不可能发生。

好比此刻发生时光倒流的话,太阳不再发光和能,一切光能开始返回太阳内部,核聚变反演氦重新转变为氢,地球开始瞬间翻转,假设太阳可以看见那么太阳从西边出现东边下去,江河水从低处流向高处返回源头,地上的水变成雨点返回到天上变成阴云,死人从坟墓里爬出来复活,越变越年轻最后变成婴儿往娘肚子里钻,马路上的汽车都是在倒着开,人人都倒着行动倒着走。。。当然你是看不见光了!一切对你的信息全都返回去了!等等。。。

想一想这有多么的荒唐。
所有时空倒流是人的想象而已。
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