課題提出的背景

探索是人類天然的興趣，飛行是人類天然的愛好。任何有關宇宙和探索的話題都能引起整個社會的巨大興趣。黑洞探索的成績有助于增強社會的凝聚力，有助于激勵社會的進取精神，有助于吸引小學生對科學的興趣。第一頁第二頁，共33頁。第二頁第三頁，共33頁。第三頁第四頁，共33頁。什么是黑洞？第四頁第五頁，共33頁。一、黑洞的概念

黑洞（Blackhole）是現代廣義相對論中，宇宙空間內存在的一種密度極大體積極小的天體。第五頁第六頁，共33頁。奇妙之旅：洞：是任何東西只要一進入它的邊界，就會被它吸進去，就別想“爬”出來，連跑的最快的光也逃脫不掉，它就像一個真正的“無底洞”黑：表明它不會向外界發射或反射任何光線第六頁第七頁，共33頁。恒星周圍的氣體或氣體云被黑洞吞噬時被加熱到很高溫度，散發出強烈的X射線第七頁第八頁，共33頁。電腦模擬黑洞吞噬地球第八頁第九頁，共33頁。黑洞不是一個“黑窟窿”，而是一個非常神秘的天體：體積很小，密度很大，每立方厘米就有幾百億噸甚至更高。（如:小黑洞的體積只有原子核那么大，但質量和一座山差不多）。吸引力超大。“只進不出、貪得無厭”“太空中最自私的怪物”第九頁第十頁，共33頁。宇宙黑洞只是一個模糊的概念，它既看不到也摸不到，只能通過X射線和伽馬射線來確定它的存在和測量它的體積和質量。認識黑洞：第十頁第十一頁，共33頁。二、黑洞的形成

當一顆恒星衰老時，它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料（氫），由中心產生的能量已經不多了。這樣，它沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，物質將不可阻擋地向著中心點進軍，直到最后形成體積接近無限小、密度幾乎無限大的星體。而當它的半徑一旦收縮到一定程度，質量導致的空間扭曲就使得即使光也無法向外射出——“黑洞”就誕生了。第十一頁第十二頁，共33頁。黑洞的扭曲作用：第十二頁第十三頁，共33頁。演化過程：吸積蒸發毀滅第十三頁第十四頁，共33頁。1、吸積

黑洞通常是因為它們聚攏周圍的氣體產生輻射而被發現的，這一過程被稱為吸積。“吸積”這個詞來描述物質向中央引力體或者是中央延展物質系統的流動。第十四頁第十五頁，共33頁。2、蒸發

每個黑洞都有一定的溫度，溫度的高低與黑洞的質量成反比例。也就是說，大黑洞溫度低，蒸發也微弱；小黑洞的溫度高蒸發也強烈，類似劇烈的爆發。第十五頁第十六頁，共33頁。3、毀滅

黑洞是由一些恒星“滅亡”后所形成的死星，它的質量極大，體積極小。但黑洞也有滅亡的那天。第十六頁第十七頁，共33頁。三、黑洞的分類

“黑洞無毛”

無論什么樣的黑洞，其最終性質僅由質量、角動量、電荷這三個物理量是惟一確定。任何東西進入黑洞都會被撕得粉碎第十七頁第十八頁，共33頁。

根據黑洞本身的物理特性質量，角動量，電荷劃分，可以將黑洞分為五類：5、雙星黑洞4、一般黑洞3、旋轉不帶電黑洞2、不旋轉帶電黑洞1、不旋轉不帶電荷的黑洞第十八頁第十九頁，共33頁。黑洞不讓任何其邊界以內的任何事物被外界看見，這就是這種物體被稱為“黑洞”的緣故。我們無法通過光的反射來觀察它，只能通過受其影響的周圍物體來間接了解黑洞。雖然這么說，但黑洞還是有它的邊界，即“事件視界（視界）”。四、黑洞的特點1、事件視界第十九頁第二十頁，共33頁。黑洞是一種特別致密的暗天體。大質量恒星在其演化末期發生塌縮，其物質特別致密，它有一個稱為“視界”的封閉邊界，黑洞中隱匿著巨大的引力場，因引力場特別強以至于包括光子在內的任何物質只能進去而無法逃脫。2、超強引力第二十頁第二十一頁，共33頁。黑洞與有溫度的物體完全一樣，而黑洞所對應的溫度，則正比于黑洞引力強度，卻反比于黑洞質量。黑洞會像天體一樣發出輻射，其輻射的溫度和黑洞質量成反比，這樣黑洞就會因為輻射而慢慢變小，而溫度卻越變越高，最后以爆炸而告終。3、溫度第二十一頁第二十二頁，共33頁。黑洞周圍由于引力強大的因素，理論預期會發生時間場異常現象，這包含了周圍的參考系拖曳圈及事件視界效應。此外，由于時間物理學尚未發展，時間意義失效的區域，目前物理學還無能力進行探討。4、時間場異常第二十二頁第二十三頁，共33頁。1、美國制成“人造黑洞”

2005年3月，美國布朗大學物理教授‘霍拉蒂·納斯塔西’在地球上制造出了第一個“人造黑洞“。五、人造黑洞第二十三頁第二十四頁，共33頁。2、歐洲“人造黑洞”2008年9月10日，隨著第一束質子束流貫穿整個對撞機，歐洲大型強子對撞機正式啟動。第二十四頁第二十五頁，共33頁。3、中國科學家造出第一個“人造電磁黑洞”2009年10月15日，《科學》雜志宣布，世界上第一個“可吸收電磁波的微波人造黑洞”在中國東南大學實驗室里誕生。不過，這個小型“黑洞”不僅不會毀滅世界，還能幫助人們更好地吸收太陽能。第二十五頁第二十六頁，共33頁。第二十六頁第二十七頁，共33頁。拓展：哈勃空間望遠鏡

是以美國芝加哥大學著名天文學家博士愛德溫·哈勃為名，在地球軌道上并且圍繞地球的太空空間望遠鏡。第二十七頁第二十八頁，共33頁。哈勃的超深空視場則是天文學家目前能獲得的最深入、也是最敏銳的太空光學影像；哈勃望遠鏡證明了大質量黑洞在宇宙中普遍存在—大多出現在星系的中央位置。同時，天文學家還在它的幫助下，觀測到宇宙膨脹的精確數據，從而推算出宇宙年齡為138億年（誤差不超過3%）。哈勃望遠鏡下木星紅斑不斷增大第二十八頁第二十九頁，共33頁。“宇宙之王”斯蒂芬·威廉·霍金英國劍橋大學著名物理學家，被譽為繼愛因斯坦之后最杰出的理論物理學家之一。霍金是當代最重要的宇宙論家，是當今享有國際盛譽的偉人之一，被稱為在世的最偉大的科學家之一，還被稱為“宇宙之王”。第二十九頁第三十頁，共33頁。

在浩瀚無際的宇宙中黑洞的魅力吸引著天文學研究者