目录

  • 1 导论
    • 1.1 霍金其人
    • 1.2 霍金的主要贡献
    • 1.3 《时间简史》简介
    • 1.4 纪录片《时间简史》节选
  • 2 我们的宇宙图像
    • 2.1 万物理论与宇宙创生
    • 2.2 人类宇宙观的发展
    • 2.3 大爆炸理论
    • 2.4 霍金的物理理论观
    • 2.5 量子引力理论
  • 3 空间和时间
    • 3.1 亚里士多德与牛顿之争
    • 3.2 时间的秘密
    • 3.3 爱因斯坦火车
    • 3.4 光锥
    • 3.5 时空弯曲
    • 3.6 时间变慢
    • 3.7 时空观念的变迁
  • 4 膨胀的宇宙
    • 4.1 多普勒红移与宇宙膨胀
    • 4.2 宇宙是如何膨胀的?
    • 4.3 宇宙始于奇点?
  • 5 不确定性原理
    • 5.1 不确定性原理的提出
    • 5.2 关于量子力学的讨论
    • 5.3 纪录片《量子力学揭秘》节选
  • 6 基本粒子和自然的力
    • 6.1 基本粒子
    • 6.2 自然的力
  • 7 黑洞
    • 7.1 黑洞是如何形成的?
    • 7.2 落入黑洞将怎么样?
    • 7.3 黑洞中的奇点
    • 7.4 黑洞如何被发现?
  • 8 黑洞不是这么黑的
    • 8.1 熵与黑洞
    • 8.2 黑洞辐射
  • 9 宇宙的起源和命运
    • 9.1 宇宙的诞生
    • 9.2 有序世界的诞生
    • 9.3 人存原理
    • 9.4 暴胀理论
  • 10 时间箭头
    • 10.1 三种时间箭头
    • 10.2 关于时间箭头的猜想
  • 11 虫洞和时间旅行
    • 11.1 虫洞
    • 11.2 时间旅行
  • 12 物理学的统一
    • 12.1 大统一理论
    • 12.2 结论
黑洞是如何形成的?
  • 1 视频
  • 2 章节测验



                                   恒星的一生

 

1. 诞生---星云

星云是原始恒星形成的地方。星际空间普遍存在着极其稀薄的物质,主要由气体和尘埃构成。星际物质在空间的分布并不是均匀的,通常是成块地出现,形成弥漫的星

云。星云里3/4质量的物质是氢,处于电中性或电离态,其余是氦以及极少数比氦更重的元素。

星云的质量达到一定程度,就会在自身的引力作用下开始崩塌和收缩。引力产生的势能转化为热能,这就导致它的内部产生高温,温度达到2000开时,星云进一步坍缩成一个球体,这就是原始的恒星。从宇宙中漂浮的气体和尘埃变成一颗恒星,需要200万年的漫长过程。

2. 成年---主序星

恒星以内部氢核聚变为主要能源的发展阶段就是恒星的主序阶段,称为主序星。主序阶段是恒星的青壮年期,恒星在这一阶段停留的时间占整个寿命的90%以上。这是一个相对稳定的阶段,向外膨胀和向内收缩的两种力大致平衡,恒星基本上不收缩也不膨胀。恒星停留在主序

阶段的时间随着质量的不同而相差很多。质量越大,光度越大,能量消耗也越快,停留在主序阶段的时间就越短。

目前的太阳也是一颗主序星。太阳现在的年龄为46亿多年,它的主序阶段已过去了约一半的时间,还要50亿年才会转到另一个演化阶段。与其他恒星相比,太阳的质量、温度和光度都大概居中,是一颗相当典型的主序星。


 3. 中年---红巨星
在形成几百万到几千亿年之后,恒星会消耗完核心中的氢。大质量的恒星会比小质量的恒星更快消耗完核心的氢。在消耗完核心中的氢之后,核心部分的核反应会停止,而留下一个氦核。中心氦核球温度升高后使紧贴它的那一层氢氦混合

气体受热达到引发氢聚变的温度,热核反应重新开始。如此氦球逐渐增大,氢燃烧层也跟着向外扩展,使星体外层物质受热膨胀起来向红巨星或红超巨星转化。

 4. 老年---白矮星、中子星、黑洞


大质量恒星经过一系列核反应后,形成重元素在内、轻元素在外的洋葱状结构,其核心主要由铁核构成。此后的核反应无法提供恒星的能源,铁核开始向内坍塌,而外层星体则被炸裂向外抛射。爆发时光度可能突增到太阳光度的上百亿倍,甚至达到整个银河系的总光度,这种爆发叫做超新星爆发。超新星爆发后,恒星的外层解体为向外膨胀的星云,中心遗留一颗高密天体。

恒星核心质量小于太阳1.44倍的恒星将会演化为白矮星 。恒星核心质量大于1.44倍太阳质量而小于3.2倍太阳质量,整体为太阳8-15倍质量将演化为中子星。恒星核心超过3.2倍太阳质量,将演化为黑洞。预计太阳最终会演化为一颗白矮星。