作业帮如何理解宇宙?宇宙与黑洞有何异同?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/02 18:19:37
如何理解宇宙?宇宙与黑洞有何异同?
如何理解宇宙?宇宙与黑洞有何异同?
如何理解宇宙?宇宙与黑洞有何异同?
宇宙就是包罗万有,一切已知的、未知的、能想象到的、还没想象到的所有的一切都在其中,因为宇宙最本质的特征就是两个字——无外.
上面我说的宇宙是最广义的概念,更狭义的概念是：排除主观想象、思想以外的所有已知和未知的客观事物的总和.
最狭义的宇宙的概念,也是物理上常使用的宇宙的概念是：一个完整的连续的无边界的时空流形以及与该流形相关联的所有物质、能量、应力（通过爱因斯坦场方程而相互联系）,通常它不与别的流形（亦即别的宇宙）连通,特殊情况下可能通过虫洞一类的时空隧道与别的宇宙在一个很有限的时间内连通.
一个时空流形是可能自我封闭的——它虽无边界但体积却是有限的,这个时候它与黑洞有类似之处——所有东西都限制于其中,并且体积有限.但区别也是明显的——1）黑洞总有一个明显的边界（即视界）,而封闭的宇宙时空流形却根本就没有边界（尽管这个宇宙的体积是有限的）；2）黑洞以外有物质落入其中是普遍的现象,黑洞也不真的只进不出,它也在不断向外输出质量（这就是著名的霍金辐射或黑洞的霍金蒸发）,但封闭宇宙的物质进出却是极其罕见的（至今也未发现,仅停留在理论猜测阶段）,而且也不像黑洞那样是相当直接的进出,它要通过奇异的虫洞一类的时空结构；3）封闭宇宙可以膨胀——增大体积,但它不像黑洞那样是由于增加了质量的缘故,宇宙的膨胀是由于有初始的大爆炸的向外冲的动能以及神秘的现在还不知其真实面目的暗能量（也有称其为宇宙常数）的斥力作用；4）黑洞内的所有物质总是朝着中心处的奇点（更复杂的奇环暂不考虑）加速运动,不存在相反方向的运动,而现实宇宙中的物质至少在局部上看却是各个方向的运动都有,不存在黑洞中的那种严格指向的运动.
一个时空流形当然也可能是平坦或开放的——它无边界且体积也是无限的,这个时候它与黑洞就更不像了.宇宙的时空流形到底是封闭还是开放,由其中物质（包括暗物质）、暗能量、初始动能的相对含量来决定.目前看来那个神秘的暗能量是起着主要作用的,而人类对它却知之甚少,所以说,探索宇宙奥秘之路远比我们原以为的还要更漫长.