摘要:這次被拍成照片的M87黑洞質量是太陽的65億倍,因此他有一個固定的控制範圍,周圍的一圈亮光,都是在控制範圍的邊界上,由於受到黑洞引力作用而形成圓周運動的熱物質,畫面看起來就是一箇中空的圓盤,通常稱作“吸積盤”。同時間裏速度越大,位移距離越遠,這個應該很好理解吧,所以第二宇宙速度之間的大小差別也就造成了黑洞與黑洞之間控制範圍的差別,這個控制範圍可以叫做“事件視界”,具體解釋起來就是“事件正在發生的邊界”。

最近,科學界又完成了一項推動人類歷史進程的里程碑:人類歷史上第一張黑洞照片正式公佈。

每當科學界有重大突破時,隨之而來都會出現一個非常尷尬的問題,那就是看不懂……所以這次飯君化身科學課代表,用英雄聯盟來給大家形象生動的解釋一下這次發現的這個黑洞。

亞索就是英雄聯盟裏的黑洞?用英雄聯盟來教你輕鬆看懂黑洞照片

複習一點青銅段位的物理知識

大家平時都能從生活聽到一個關於黑洞的“傳說”,就是連光都逃脫不了黑洞。這個基本原理就是宇宙速度。第一宇宙速度是人造衛星環繞地球做圓周運動的速度,第二宇宙速度是航天器脫離地球引力場所需要的最低速度,第三宇宙速度是航天器脫離太陽引力所需要的最低速度。因此,在地球上的物體要離開地球進入太空,至少要達到第二宇宙速度。

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敲黑板,請大家看到以下這個第二宇宙速度的公式,記得住最好,記不住也問題不大,只需要知道不同的天體,擺脫引力所需的第二宇宙速度是不一樣的就完事了。地球的第二宇宙速度是11.2km/s。第二宇宙速度由引力常量G、質量M和半徑r決定,引力常量G=6.67408×10N·m²/kg²,固定的所以大家不用管它……影響宇宙第二速度的,就只有質量M和半徑r了。

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黑洞很簡單 就是亞索e小兵

現在開始聊聊黑洞,首先一個問題就是什麼是黑洞。從愛因斯坦的相對論預言了黑洞的存在開始,到史瓦西提出了“史瓦西半徑”,再到克爾發現的幾種黑洞模型,再到霍金提出的“黑洞輻射”,再到去年發現的引力波,與黑洞有關的學說可以寫成一部旁徵博引的鉅作。

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這些王者段位的專業知識,飯君就不在這裏給大家解釋了,這裏我們就用最青銅段位的物理知識來嘗試瞭解黑洞。剛剛給大家複習宇宙第二速度,就是因爲這是能夠理解黑洞可以吞噬光的最簡單的解釋了。當一個天體的宇宙第二速度大於光速,也就是這個天體上的物體必須比光速還快才能離開,那光可不就擺脫不了這個天體的引力了嘛!沒錯,這就是黑洞。

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搬好小板凳,現在我們來到英雄聯盟當中。假如我們把亞索看做是一個黑洞,把小兵看做光,很顯然小兵的移速沒有達到逃離亞索所需要的速度,所以不管兵線怎麼移動,是在跑線還是在對線,只要遇到亞索這個黑洞,這些小兵都是無法擺脫被他E的命運。只有當亞索這個黑洞消失以後,小兵才能繼續按照原來的方向走。

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撞臉蜂窩煤 就是因爲e的足夠快

黑洞照片發佈以後,最先流行起來的並不是科普,而是表情包大賽。這個黑洞長得像蜂窩煤的照片也就成爲了最近最流行的圖片之一。黑洞和蜂窩煤撞臉主要在於周圍這一圈亮光,其實這依舊能夠用我們的青銅段位物理知識來解釋。

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根據第二宇宙速度的推導公式,這個速度大小完全由質量和半徑決定,質量越大半徑越小,速度就越大。同時間裏速度越大,位移距離越遠,這個應該很好理解吧,所以第二宇宙速度之間的大小差別也就造成了黑洞與黑洞之間控制範圍的差別,這個控制範圍可以叫做“事件視界”,具體解釋起來就是“事件正在發生的邊界”。我們一會還是簡單粗暴地叫他控制範圍。

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這次被拍成照片的M87黑洞質量是太陽的65億倍,因此他有一個固定的控制範圍,周圍的一圈亮光,都是在控制範圍的邊界上,由於受到黑洞引力作用而形成圓周運動的熱物質,畫面看起來就是一箇中空的圓盤,通常稱作“吸積盤”

亞索就是英雄聯盟裏的黑洞?用英雄聯盟來教你輕鬆看懂黑洞照片

我們還是把亞索視作一個黑洞,而且是一個正在運動(E)的黑洞,只要你E的足夠……只要黑洞在運動,你的引力就會吸引周圍的物質過來。如果你的引力足夠大,甚至能把其他各路的隊友的問號都吸引過來,而只要你的E的足夠快,你也會形成更大的控制邊界,隊友的問號也就能夠組成更遠的“吸積盤”。

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中心黑色區域 每個亞索都深有體會

M87黑洞照片的中心的黑色區域,實際上就是大家平時印象裏的“黑洞”了。這裏就是黑洞的控制範圍了,控制範圍裏質量非常大,而且越往中心質量越大,光或其他物質一旦進入這個控制區域裏就會瞬間消失,一切物理定律都會失效,連時間的概念都會消失。

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這個概念實在是太抽象了,不過英雄聯盟裏倒是真的有類似的時空設定。在英雄聯盟宇宙更新後,如今的虛空這一勢力實際上就是存在在類似環境裏。所屬於虛空陣營的英雄都只是虛空生物的造物,真正的虛空之地就是一個除了意識之外,什麼物質都沒有的時空。

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用虛空來解釋黑洞還是非常抽象,因此飯君又請來了助教老師亞索,我們繼續把亞索當做一個黑洞。當亞索的引力大到吸引到了對面所有人,這個時候對面全員都在亞索的控制範圍內,想逃是逃不出去的。於是隨着時間越久,與亞索的接觸越親密,亞索最後會到達一個屏幕全黑,任何按鍵、任何操作都無法奏效的領域。

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結語

黑洞照片的公佈毋庸置疑是人類歷史上的一次重大突破,這次突破的背後也是一代又一代科學家們的探索。本文以上對於黑洞的解釋都是基於簡單的中學物理知識,和英雄聯盟里亞索的梗來完成的,目的是讓小夥伴們能夠輕鬆瞭解黑洞的一些基本知識。中間當然是忽略了很多論證過程的,如果各位小夥伴還有更專業更理性的觀點,歡迎來分享討論哦~

最後再由衷讚歎這位老爺子,百年前廣義相對論所預言的黑洞,如今全人類都眼見爲實了。

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