黑洞详情及相对论内容

黑洞是一个时空的黑暗区，由一些质量颇大的星体经重力塌缩后，所剩余的东西就成了黑洞。它的基本特徵是有一个封闭的视界，这视界就是黑洞的边界，一切外来的物质和辐射可以进入这视界以内，但视界内任何物质都不能从里面跑出来。我们可用一句”有入无出”来形容它。

黑洞产生之谜？

当一颗质量相当大的星体之核能耗尽(超新星爆发)后，残骸质量比太阳质量高3倍的恒星核心会演化成黑洞（若中子星有伴星，而中子星吸收足够伴星的物质，也能演化成黑洞)。在黑洞内，没有任何向外力能维持与重力平衡，因此，核心会一直塌缩下去，形成黑洞。

当物质掉进了事界，纵使以光速计算，也不能再走出来。

爱因斯坦以几何角度把黑洞解释为空间扭曲的洞，物质随空间而行，如果空间本身就是洞，是没有物质可逃出的。

黑洞分为四种：

恒星演化出来的黑洞、原始黑洞、重量级黑洞和研究中的中量级黑洞。

黑洞也有界限？

当一个黑洞形成后，所有物质都会向中心塌缩成一个非常细小的质点，称为奇点，黑洞的表面层称为「事件穹界」。

而这表面层和中心奇点的距离就是史瓦半径。任何物质要从黑洞的史瓦半径跑到外面去，它的逃离速度便要大於光速。

但根据狭义相对论，光速是速度的极限，因此，一切物质到了事件穹界便扯向中心的奇点，永不能逃出来。

黑洞是看不见的吗？

黑洞是个因为重力太强以致连速度最快的光也无法脱离的天体。黑洞周围的时空也受到重力的影响而扭曲，产生了一个"事地平面"，任何物质只要被它吞噬就再也逃脱不出这范围，它的半径称为"重力半径"。由於连光也无法脱离，所以无法看到事象平面之内侧。

黑洞之发现？

於1990年4月27日，哈勃太空望远镜 Hubble Space Telescope的启用，为人类探索太空揭开了新的一页，虽然在制造时出了错误，使影像大打折扣，可是仍对天文学有莫大的贡献。

近来，人类对一直只是存在於理论范畴内的黑洞，已透过哈勃太空望远镜，有了进一步的证据。於仙女座大星系M31附近的M32发现了一个质量大於太阳三百万倍的黑洞。M32是在我们的银河系附近，距离地球23百万光年的星系。它是人类所知密度最高的星系，於直径只有一千光年的范围内（我们的银行河系直径约十万光年），包含了四百万颗星，中心和密度是我们的银河系100个一百万倍左右。假设你生活於M32中心的行星上，你会见到一个密布星光的夜光，光度比一百倍满月还要亮。科学家是由星星於该星系的活动，及其中心密度而推测的。此星系内之星星移动速度较其它一般星系每秒快了100公里。

齐来寻找黑洞吧！

由於黑洞不能发出光线，体积又非常细小，所以是不可能用天文望远镜规测得到地的。但根据理论，如果一对双星中的伴星是黑洞，那麼主星的物质被吸引向黑洞而形成一个吸积环。由於吸积环的物质互相摩刷而引起高温，因而辐射X光线。於是，黑洞搜索者就将重点於X射线密近双星上。

1962年，人们探测所得，位於天鹅座鹅颈内有一股X射线，并将该源命名为是非常有可能是一黑洞。天鹅座X-1是一 X射线源，它的一颗子星 是超蓝巨星，那可能是黑洞而看不见的子星质量。

参考资料：

http://zhidaobaiducom/question/1899170html

海森堡不确定性也适用于黑洞。如果你知道确切的位置，你也无法测量它。你可以知道所有黑洞的确切位置，因为时空扭曲的密度非常大，直接的光会聚焦，然后被x射线干扰(偏转)。这就是钱德拉x射线天文台绘制黑洞和其他通常不反射光线的超密度物体的方法(见了解黑洞)。

黑洞是动能体积(物质运动的能量)聚焦到一个称为部分柯西(又名奇点)的时间超表面的相等且相反的效应(第三定律)。如果我们把这个超表面看作重力的一种形式，那么它描述了表面张力，所有的点相对于彼此都有相等的效果，除了它在时间(无时)上不可分割。由于强相互作用，能量被限制在它的体积之内。发射是周期性的，因为体积不能被两个单独的值定义两次，所以它在爆发中量化。讽刺的是，超表面本身并不是黑洞。它必须在体积上增加价值，以满足所有的要求。

暗物质是Fritz Zwicky在将维里定理应用于后发星系团时命名的，他观察到可见部分的质量是它的100倍。这正是第二定律的作用，该定律在一组条件下产生了相同和相反的效果，从而创造了黑洞的奇点。真是个天才!他发现运动的能量也包含质量值。

不，等一下。我想是牛顿说的。或者我们可以争论爱因斯坦。所有的能量(E)都有一个相关的质量值(mc2)。这是所有类型的能量，包括宇宙的背景辐射，光，当然还有物质。

像我们大多数人一样，兹威基太聪明了，连用字典也看不清运动。但它能成为头条新闻，卖广告和书，得到研究经费，人们喜欢一种暗示宇宙中每一个点都可能是几何或以太理论之类的物质事件的神秘。

暗物质和暗能量提供了很多高薪工作来追踪宇宙中所有收缩和膨胀的能量。这项工作很重要，因为它已经证实了数学，它是1:e/1+e的常数比例。重要的是要持续研究证实已确立的科学。如果没有再次确认，它就会被遗忘或扭曲。

至于霍金辐射，它不仅仅是一个未经证实的神话。霍金本人排除了这种可能性。这是霍金要求测地线完备性的原始论文:黑洞的粒子创造。

而在奇点和时空几何中，“时空奇点的定义是以测地线不完备的形式给出的”则否定了这一假设。

我们建议将x射线的偏转命名为“霍金辐射”，以纪念他的贡献，让这个失败的假说消失。

宇宙中的天体有生必有亡，即便是黑洞也会有寿终正寝的那一天。不过，黑洞号称有进无出，就连光都能吞噬，那它们是如何毁灭的呢？

虽然黑洞似乎是无所不吞，但有一种现象可以从黑洞那里带走质量，这就是霍金辐射。在量子力学看来，绝对真空是不存在的，其中会产生一对能够相互湮灭的虚粒子对。如果这种事件发现在黑洞表面，那么，负能反粒子会被黑洞的引力拽到黑洞内部，而正能粒子这会带着黑洞的质量逃到远方，从而产生霍金辐射。

因此，如果没有物质被黑洞吞噬，那么，黑洞的质量就会逐渐降低，直至在空间中完全蒸发殆尽。通过理论推导可得如下的黑洞寿命公式：

上式中，除了黑洞质量M是变量之外，其他参数——万有引力常数G、约化普朗克常数ћ、光速c，均为常数。可见，黑洞的寿命与其质量呈正相关。更明确地说，黑洞通过霍金辐射蒸发掉的时间跟它质量的三次方呈正比例关系，所以质量越大的黑洞寿命也就越长。

从目前的观测结果来看，恒星级黑洞是最小的黑洞，它们的质量下限是太阳质量的3倍。通过计算可知，最小的恒星级黑洞所拥有的寿命至少长达566×10^68年。相比之下，宇宙诞生到现在才过去了138亿年，所以宇宙中还没有哪个恒星级黑洞已经蒸发掉。不过，理论上，早期宇宙中可能产生过一些质量很小的原初黑洞，它们或许早就通过霍金辐射而从宇宙中消失。

这里要打破大家的一个旧观念——黑洞只吞不吐。其实，黑洞也会蒸发。

根据霍金的理论，黑洞在「视界」附近，由于会自发产生一对虚粒子，而一个会落入黑洞，另一个散逸出来，所以会向外辐射粒子，这就是「霍金辐射」。

只要向外辐射物质，黑洞就会损失能量，这就是「黑洞蒸发」。

黑洞蒸发的能量，与「史瓦西半径」上的引力大小有关。质量越大的黑洞，在「史瓦西半径」处的引力反而越小，其辐射的能量也越低。

如果我们用温度来表示辐射的功率的话，那么一个太阳质量的黑洞，其辐射的功率，相当于62纳K，也就是00000000062K的温度。而宇宙的背景温度，大约是27K。在这种情况下，黑洞吸收的能量远大于蒸发的能量，所以质量可以一直保持下去，是一个稳定的黑洞。

但如果黑洞质量更小，比如和月球一样的质量，那就不稳定了。黑洞表面辐射的温度会大于宇宙背景辐射的温度。这个时候，黑洞损失的质量就会大于吸收的质量，黑洞会越来越小，损失质量的速度也会越来越快，最终消失不见。

所以总而言之，黑洞的寿命取决于其质量。质量超过一定阈值，它甚至可能永生。而低于一定阈值，就很可能很快的蒸发掉。比如一个小 汽车 质量的黑洞，只需要一纳秒就会蒸发掉。

之前有新闻说粒子对撞机可能会产生黑洞，其实如果霍金的理论正确，那完全无须担心，因为那种质量的黑洞，会瞬间消失。

黑洞是恒星的最终归宿，一般人会认为黑洞会永远存活下去，但黑洞的霍金辐射却表明，黑洞也有寿命，黑洞的寿命和其质量有关，质量越大的黑洞寿命越长，质量越小寿命越短。这和动物世界差不多，大型动物普遍寿命长一点，小型动物普遍短一点，微型动物细菌什么的几个小时就生老病死全套走完了，其实整个宇宙莫不如此。

那么寿命最长的黑洞能存在多久，最短的又能存在多久呢？

在霍金证明黑洞能发出辐射之前，黑洞被认为只会贪婪地吸取周围的一切，甚至连光都不放过，不会发射出任何东西，因而所有落入黑洞的物质和信息都不能出来，黑洞的最终命运是什么谁也不知道。这就带来一个问题，既然我们无从得知黑洞最终会怎样，我们又如何知道宇宙最终会走向什么方向呢？

霍金认为，在真空中由量子涨落产生的虚粒子对，其中一颗有可能在湮灭之前落入黑洞，另一颗就必然会被提升为实粒子。这就违背了能量守恒定律，因此这颗粒子的质量一定是从黑洞本身质量而来，这样黑洞就形成了一种辐射，这种辐射以霍金的名字被命名为霍金辐射。

一般黑洞由于不断吸取周围的物质，吸收的物质比发出的要多得多，因而可以存活非常长的时间。科学家们测算，一般恒星死亡产生的黑洞可以存活10^66年，而超大质量黑洞则可以活10^99年，所以宇宙的归宿至少得等所有的黑洞都蒸发掉才会明朗。

而小黑洞则辐射的能量比吸收的多，因而会逐渐失去质量。大爆炸模型表明，大爆炸后最初的一小段时间有着极高的温度与压强，因而物质密度的简单波动就可能形成原初黑洞，但我们迄今没有发现这类黑洞，很有可能就是因为它们质量太小，到现在已经蒸发殆尽。理论认为，大型强子对撞机也可能产生微型黑洞，但这类黑洞质量极小，在产生的瞬间就会蒸发，因而不会对地球造成任何威胁，所以也不会带来世界末日。

由于黑洞的质量可以是普朗克质量以上的任何质量，所以最小黑洞的质量应该和普朗克质量差不多，那么它的寿命差不多也就是普朗克时间稍长一点吧，539X10^-44秒，小到你连人生都无法怀疑。

需要说明的是，霍金辐射是第一个令人信服的量子引力理论，但目前还未实际观察到霍金辐射的存在。霍金曾经说过，如果能验证霍金辐射确实存在，他就可以得诺贝尔奖了。

一般说来质量大于3个太阳质量的恒星演化晚期就会形成黑洞。因此，可以说黑洞是大质量恒星的归宿。

从经典物理的角度来看，黑洞作为大质量恒星的“终态”，寿命是永恒的。这并不难理解，毕竟“黑洞”这个名字的由来便是因为它只吸收物质却不会放出物质这一特性来起的。所以直到上世纪70年代以前，物理学家普遍认为黑洞就像不死的幽灵一样，隐藏在宇宙的黑暗角落里。

不过这一观点在上世纪70年代发生了革命性的转变，著名的物理学家霍金在经典引力中考虑了量子效应，通过弯曲时空量子场论的方法证明了黑洞实际上并非“有进无出”的。黑洞存在热辐射——辐射谱满足黑体辐射的性质！ 由于这一过程会使得黑洞的质量减少，我们又形象地把这个过程称为“黑洞蒸发”。 这彻底改变了物理学家对黑洞的看法，黑洞不再是一个永恒的物体。

现在我们就可以利用黑洞蒸发理论估算黑洞“寿命”。

考虑最简单的史瓦西黑洞，这是一类不带电、不旋转的球对称黑洞。

黑洞的温度跟它的质量成反比。因此一个确定质量的黑洞可以确定它的温度。

有了温度以后，根据黑体辐射理论中斯特凡-玻尔兹曼定律可以计算出单位时间单位面积的黑洞热辐射带走的能量，从而得到黑洞的“寿命”。

我给出的计算结果如下（具体推导过程需要用到3点，首先是黑洞的面积与质量的平方成正比，其次是黑洞的能量与质量成正比，最后是黑体辐射的斯特凡-玻尔兹曼定律）：

我们得到黑洞的“寿命”与其质量的立方成正比 。

据以上的公式可以估算得到，一个原子核大小的黑洞，它的寿命跟目前的宇宙年龄几乎一样大。 而一个太阳质量的黑洞，它的寿命约为十的65次方年，比宇宙的年龄大十的54次方倍！

因此，我们可以得到两个结论：①因为恒星坍缩形成的黑洞质量都要大于3个太阳质量，因此这些大黑洞的寿命几乎是无穷大的。②大黑洞的热辐射是非常弱的，这也是为什么天文学实验中从未观测到大黑洞的热辐射。

黑洞，是宇宙中一种质量相当大的天体，产生过程类似于中子星的产生过程：某一个恒星在灭亡后，核心在自身重力的作用下迅速地收缩，塌陷，。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星体，同时也压缩了内部的空间和时间。当它的半径一旦收缩到小于史瓦西半径，黑洞就诞生了。它的质量之大，以至于连光子都无法逃逸，因此也就无法由天文学的手段直接观测到。

黑洞是恒星在其生命周期的末期演化的结果。然而，并非所有恒星演化到末期都会形成黑洞，只有那些质量较太阳3倍以上的恒星最终才会形成黑洞。而像太阳那么大的恒星，最终会演化称为白矮星。

既然黑洞已经是恒星生命周期的末期了，那么黑洞的寿命有极限吗？

答案是有的。有一种黑洞叫做原初黑洞，它是宇宙早期膨胀之前，它的密度分布不均匀。有某些密度非常大的区域，可以直接形成黑洞。因此，原初黑洞的质量可以小于一般恒星。而根据霍金所揭示的黑洞的特征，黑洞以黑体辐射的形式蒸发，质量越小的黑洞，蒸发的速度越快，一些质量较小的黑洞可能已经蒸发掉了。而那些由恒星坍缩形成的，或者本身质量较大的黑洞（比如超大质量黑洞、中介质量黑洞、恒星黑洞），虽然本身有其寿命，但它们的蒸发时间要远远超过宇宙的年龄。

宇宙中没有什么是永恒的，黑洞也不例外，虽然黑洞是宇宙中最极端的天体，但是研究表明黑洞也是会蒸发的，而且越小的黑洞蒸发的越快，如果人类未来通过加速器制造出黑洞，那么这种黑洞在生成的一瞬间就会蒸发。

宇宙中天然存在的黑洞大部分都是由大质量恒星在死亡后由于引力太强坍缩而成的，黑洞的引力强大到连光都跑不出去，就好比火箭飞出地球引力范围必须要达到112km/s以超过地球逃逸速度一样，想逃出黑洞的引力范围也必须要超过光速才行，而我们的宇宙中光速就是最快的速度，所以人类永远无法在可见光波段看见黑洞。

卡尔史瓦西通过广义相对论得知黑洞的存在后，物理学界一直以为黑洞的寿命是无限的，因为黑洞在不断的吞噬物质而不向外喷出物质。但是霍金根据量子的不确定性原理得出黑洞其实是会向外辐射能量的，也就是说黑洞并不是只吃不吐。

虽然霍金的黑洞蒸发让人们知道黑洞的寿命并不是无限的，但是除了人类可能在加速器中制造的黑洞会瞬间蒸发外，宇宙中所有天然存在的黑洞的寿命都要比宇宙的寿命还要长，有的甚至达到上万亿年，而宇宙的年龄才138亿年，有可能直到宇宙末日也不会有任何一个天然黑洞蒸发。

黑洞是广义相对论预言的特殊天体，黑洞给我们的感觉就是一直在吞噬宇宙中的物质，简单的说就是只进不出。

但是根据霍金辐射和海森堡不确定性原理，真空中可以产生一对正负粒子，凭空产生瞬间凭空消失。但是如果在黑洞周围就会发生不同的状况，负粒子被黑洞吞噬，正粒子高速逃离。根据宇宙能量守恒，正粒子携带的是黑洞的能量。换一句话说也就是黑洞在损失能量，质量在减下，在这种情况下黑洞质量减小到一定程度就会爆炸死亡。

现在宇宙中的黑洞大体上有三类一就是常见的恒星级别的黑洞；二是超大质量黑洞，位于星系中心；三就是原初黑洞，起源于宇宙大爆炸。

其中第三种是推测尚未真正观测到，即使有现在应该也都衰减爆炸了，因为这类黑洞质量较小。而另外两类黑洞质量较大，辐射温度远低于宇背景微波辐射，也就是即使不在吞噬物质，也在宇宙中吸收能量。这类黑洞的寿命比宇宙的年龄都要长。

一般黑洞被蒸发掉的时间很难估量，但一些小黑洞几乎是瞬间就被蒸发掉了。

由霍金依据量子力学所揭示的微型黑洞的基本特征，即以黑体辐射形式的质量蒸发，这看起来是探测这类黑洞的主要希望之所在。

密度涨落理论表明，低质量黑洞只能在宇宙早期形成，而黑洞的质量越小，蒸发得就越快（黑洞的寿命与其质量的立方成正比）。质量为100万吨的黑洞能存在10年。只有那些寿命比宇宙年龄（150亿年）长的微型黑洞才能维持到今天，这些黑洞的初始质量最少得有10亿吨，这大约是一座山的质量，而黑洞半径只有质子大小。

质量更大的黑洞的蒸发时间就比宇宙年龄要长得多，因为蒸发是一种量于现象，只发生在与基本粒子直径相当的极小尺度上。因此，对于那些质量比一座山大的黑洞来说，蒸发是完全无关紧要的，无论这些黑洞是在宇宙早期形成的还是后来在超新星爆发时形成的。实际上，大黑洞质量增大的速率超过蒸发的速率。

从理论上：由于黑洞有辐射，所以可以推测黑洞也是有寿命的。

黑洞暗辐射温度公式：T=hc^3/8PikGM

T为黑洞暗辐射温度c为光速h为普朗克常数

G是牛顿引力常数

k是玻尔兹曼常数

M是黑洞质量

上式说明只有黑洞质量无穷大时才不具有辐射，但实际上并没有可能，所以虽然黑洞越大，寿命越长（由式子可看出黑洞黑洞暗辐射温度是和其质量成反比的。）但也是有寿命的。

准确地说，谁也不知道黑洞的寿命，因为理论上黑洞的寿命可以与宇宙相媲美，有一种观点是，黑洞终结的那天就是宇宙的末日！

在很多人眼里，黑洞智慧吞噬物体，它怎么会灭亡呢？简单说，任何天体都有灭亡的一天，黑洞也不例外！

宇宙的物质毕竟是有限的，而且当黑洞大到一定程度就会停止“进食”，在漫长的岁月里（漫长到我们想象不到），通过“霍金辐射”无情的作用，即使强大去黑洞也会慢慢蒸发掉！

霍金辐射是什么？简单解释下，真空并不是“真的空”，根据海森堡不确定性原理，会清空出现一对正反虚粒子，在黑洞事件视界外也是如此。正常情况下正反虚粒子会瞬间湮灭，但有一定几率其中一个粒子被黑洞吸进去，另一个粒子就逃了出来不需要湮灭，那个粒子就获得了能量，从外界看就像黑洞散发粒子一样，就称为“黑洞辐射”！

很多科学家持有这样的观点，黑洞会是宇宙中最后仅存的天体，当黑洞在“霍金辐射”的作用下蒸发掉之后，宇宙归于终结，处于完全的无序状态，时间也停止了！

至于宇宙的终结方式，目前有三种观点，大撕裂，大崩塌和大热寂！

所有人都一致以霍金辐射来计算黑洞寿命，通通到碗里去了。不是说没有霍金辐射，而是要具备霍金辐射的黑洞条件，微乎其微。

很简单的道理，将铁原子在黑洞条件制成U235，需要吸收无限的能量，特别是将一颗死星制成单原子，其吸收的能量简直是个无底洞，何况还得将其碾压成普朗克球。

所以，黑洞的温度并不是无限大，而是绝对零下的无限小。光线并不是其引力原因出不来，而是这种温度让其完全丧失了能量。

具备霍金辐射条件，起码其温度得超过3k以上温度，黑洞打饱呃了。黑洞是越吃肚子越饿的，要让黑洞打饱呃，几乎是不可能的事。

相对论说，速度越快，其质量越大。黑洞里的东西，因引力缩绑，都处于完全静止状态，其质量也因为不运动而丧失，只靠强力令其在一起。这种平衡一旦打破，黑洞将立即“卟”的一声爆炸，这才是其生命的终结。

黑洞具体寿命，还是交给专家去演算了，那才权威。

123数字黑洞

黑洞原是天文学中的概念，表示这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。数学中借用这个词，指的是某种运算，这种运算一般限定从某些整数出发，反复迭代后结果必然落入一个点或若干点。数字黑洞运算简单，结论明了，易于理解，故人们乐于研究。但有些证明却不那么容易。

任取一个数，相继依次写下它所含的偶数的个数，奇数的个数与这两个数字的和，将得到一个正整数。对这个新的数再把它的偶数个数和奇数个数与其和拼成另外一个正整数，如此进行，最后必然停留在数123。

例：所给数字 14741029

第一次计算结果 448

第二次计算结果 303

第三次计算结果 123

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数字黑洞495

只要你输入一个三位数，要求个，十，百位数字不相同，如不允许输入111，222等。那么

你把这三个数字按大小重新排列，得出最大数和最小数。再两者相减，得到一个新数，再重新排列，再相减，最后总会得到495这个数字，人称：数字黑洞。

举例：输入352，排列得532和235，相减得297；再排列得972和279，相减得693；排列得963和369，相减得594；再排列得954和459，相减得495。

应该只是一种数字规律吧，像这样的还有狠多，比如四位数的数字黑洞6174：

把一个四位数的四个数字由小至大排列，组成一个新数，又由大至小排列排列组成一个新数，这两个数相减，之后重复这个步骤，只要四位数的四个数字不重复，数字最终便会变成 6174。

例如 3109，9310 - 0139 = 9171，9711 - 1179 = 8532，8532 - 2358 = 6174。而 6174 这个数也会变成 6174，7641 - 1467 = 6174。

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任取一个四位数，只要四个数字不全相同，按数字递减顺序排列，构成最大数作为被减数；按数字递增顺序排列，构成最小数作为减数，其差就会得6174；如不是6174，则按上述方法再作减法，至多不过7步就必然得到6174。

如取四位数5462，按以上方法作运算如下：

6542-2456=4086 8640-0468=8172

8721-1278=7443 7443-3447=3996

9963-3699=6264 6642-2466=4176

7641-1467=6174

那么，出现6174的结果究竟有什么科学依据呢？

设M是一个四位数而且四个数字不全相同，把M的数字按递减的次序排列，

记作M(减)；

然后再把M中的数字按递增次序排列，记作M增,记差M(减)-M(增)=D1，从M到D1是经过上述步骤得来的，我们把它看作一种变换，从M变换到D1记作：T(M)= D1把D1视作M一样，按上述法则做减法得到D2 ，也可看作是一种变换，把D1变换成D2，

记作：T(D1)= D2

同样D2可以变换为D3；D3变换为D4……，既T(D2)= D3, T(D3)= D4……

现在我们要证明，至多是重复7次变换就得D7=6174。

证：四位数总共有104=10000个，其中除去四个数字全相同的，余下104-10=9990个数字不全相同．我们首先证明，变换T把这9990个数只变换成54个不同的四位数．

设a、b、c、d是M的数字，并令：

a≥b≥c≥d

因为它们不全相等，上式中的等号不能同时成立．我们计算T(M)

M(减)=1000a+100b+10c+d

M(增)=1000d+100c+10b+a

T(M)= D1= M(减)-M(增)=1000(a-d)+100(b-c)+10(c-b)+d-a=999(a-d)+90(b-c)

我们注意到T(M)仅依赖于（a-d）与（b－c），因为数字a，b，c，d不全相等，因此由a≥b≥c≥d可推出；a-d＞0而b-c≥0．

此外b、c在a与d之间，所以a-d≥b-c，这就意味着a-d可以取1,2,…,9九个值，并且如果它取这个集合的某个值n，b-c只能取小于n的值，至多取n．

例如，若a-d=1，则b-c只能在0与1中选到，在这种情况下，T(M)只能取值：

999×(1)+90×(0)=0999

999×(1)+90×(1)=1089

类似地,若a-d=2, T(M)只能取对应于b-c=0,1,2的三个值．把a-d=1,a-d=2,…，a-d=9的情况下b-c所可能取值的个数加起来，我们就得到2＋3＋4＋…＋10＝54

这就是T(M)所可能取的值的个数．在54个可能值中，又有一部分是数码相同仅仅是数位不同的值，这些数值再变换T(M)中都对应相同的值（数学上称这两个数等价），剔除等价的因数，在T(M)的54个可能值中，只有30个是不等价的,它们是：

9990,9981,9972,9963,9954,9810,9711,9621,9531,9441,8820,8730,8721,8640,8622,8550,

8532,8442,7731,7641,7632,7551,7533,7443,6642,6552,6543,5553,5544．

对于这30个数逐个地用上述法则把它换成最大与最小数的差,至多6步就出现6174这个数．证毕．

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数字黑洞153

任意找一个3的倍数的数，先把这个数的每一个数位上的数字都立方，再相加,得到一个新数，然后把这个新数的每一个数位上的数字再立方、求和，，重复运算下去，就能得到一个固定的数——153，我们称它为数字“黑洞”。

例如：63是3的倍数，按上面的规律运算如下：

6^3+3^3=216+27=243,

2^3+4^3+3^3=8+64+27=99,

9^3+9^3=729+729=1458,

1^3+4^3+5^3+8^3=1+64+125+512=702

7^3+0^3+2^3=351,

3^3+5^3+1^3=153,

1^3+5^3+3^3=153,

现在继续运算下去,结果都为153,如果换另一个3的倍数,试一试,仍然可以得到同样的结论,因此153被称为一个数字"黑洞"

个人在思考6174之谜时，突破点就是上面提到的495的规律。我发现无论是三位、还是四位、五位。都或多或少有自己的规律。个人认为规律的根本原因在于数字的重新排列，正是这种正反序列相减，再加上十进制的原则，让它变得有规律。

黑洞及其周围的物理现象是现代天体物理学研究的重要领域之一，不同质量的黑洞（如恒星级质量、中等质量、超大质量等）由重子物质通过复杂的过程而形成，它们具有视界、能层、时空奇点等特性。宇宙中充满大量暗物质，它们如何影响黑洞的时空特性？黑洞又如何影响暗物质的分布？

长期以来，中国科学院云南天文台徐兆意博士、侯贤副研究员、王建成研究员等开展了黑洞与暗物质相互作用的系列理论研究，近日先后在《宇宙学与粒子天体物理杂志》《经典引力和量子引力》国际核心期刊发表5篇文章，取得了重要进展。

目前，科学家们提出许多暗物质模型，如冷暗物质、标量场暗物质、理想流体暗物质等。对于冷暗物质和标量场暗物质，云南天文台研究团队得到暗物质中的稳态黑洞时空解析解，发现暗物质增加黑洞的视界，减小黑洞的能层，但不改变黑洞的时空奇点，而黑洞对周围的暗物质密度分布有重要影响。

对于理想流体暗物质和宇宙学常数下的黑洞，研究团队得到旋转黑洞的时空解，发现黑洞 的视界 和能层取决于暗物质参数和宇宙学常数。

人们普遍认为超大质量黑洞位于包括银河系在内的大多数星系的中心，直接探测黑洞仍然是天文学中最重要的问题之一。徐兆意表示，在确定黑洞性质（如黑洞的质量和自旋）的不同方法中，利用VLBI（甚长基线干涉仪）观测黑洞的阴影可能是最令人兴奋和有趣的方法。

侯贤说：“黑洞的阴影是一个明亮天体经过黑洞后投射的光学图像，观测者看到的是一个二维的黑暗区。黑洞的阴影是广义相对论的自然结果，它不仅可以提供黑洞基本性质的信息，还可以检验广义相对论，探测黑洞周围的暗物质性质。”

研究团队计算了理想流体暗物质中旋转黑洞的阴影，发现黑洞阴影的形状受到黑洞旋转和暗物质参数的影响；计算了银河系中心超大质量黑洞人马座A的阴影，发现冷暗物质和标量场暗物质对黑洞阴影形状的影响不同；研究了不同物质（包括暗物质、尘埃和辐射）对黑洞阴影的影响，发现暗物质对黑洞阴影的影响最显著。

“这些理论研究结果有可能为未来黑洞直接探测提供重要的依据和图像。”王建成说。（ 沈春蕾 ）

相关论文信息：

https://doiorg/101088/1475-7516/2018/09/038

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https://doiorg/101088/1475-7516/2018/12/040

https://doiorg/101088/1475-7516/2018/07/015

https://doiorg/101088/1475-7516/2018/10/046

说到黑洞不得不说史瓦西半径，史瓦西半径是卡尔·史瓦西（Karl Schwarzschild、也有翻译做卡尔·史瓦兹旭尔得）于1915年针对广义相对论方程关于球状物质分布的解，此解的一个结果是可能存在黑洞。他发现这个半径是一个球状对称、不自转的物体的重力场的精确解。

根据爱因斯坦的广义相对论，黑洞是可以预测的。他们发生于史瓦西度量。这是由卡尔·史瓦西于1915年发现的爱因斯坦方程的最简单解。

根据史瓦西半径，如果一个重力天体的半径小于史瓦西半径，天体将会发生坍塌。在这个半径以下的天体，其间的时空弯曲得如此厉害，以至于其发射的所有射线，无论是来自什么方向的，都将被吸引入这个天体的中心。因为相对论指出任何物质都不可能超越光速，在史瓦西半径以下的天体的任何物质——包括重力天体的组成物质——都将塌陷于中心部分。

一个有理论上无限密度组成的点组成重力奇点（gravitationalsingularity）。 由于在史瓦西半径内连光线都不能逃出黑洞，所以一个典型的黑洞确实是“黑”的。

小于其史瓦西半径的物体被称为黑洞（亦称史瓦西黑洞）。在不自转的黑洞上，史瓦西半径所形成的球面组成一个视界。（自转的黑洞的情况稍许不同。）光和粒子均无法逃离这个球面。银河系中心的超大质量黑洞的史瓦西半径约为780万千米。一个平均密度等于临界密度的黑洞的史瓦西半径等于我们的可观察宇宙的半径。史瓦西半径是任何具有质量的物质都存在的一个临界半径特征值。在物理学和天文学中，尤其在万有引力理论、广义相对论中它是一个非常重要的概念。1916年卡尔·史瓦西首次发现了史瓦西半径的存在，他发现这个半径是一个球状对称、不自转的物体的重力场的精确解。 一个物体的史瓦西半径与其质量成正比。太阳的史瓦西半径约为3千米，地球的史瓦西半径只有约9毫米。

黑洞大体可以分成三类：超大质量黑洞，恒星黑洞和微黑洞。

超大质量黑洞

假如一个天体的密度为1000千克/立方厘米，而其质量约为15亿个太阳质量的话，它的史瓦西半径会超过它的自然半径，这样的黑洞被称为是超大质量黑洞。绝大多数今天观察到的黑洞的迹象来自于这样的黑洞。一般认为它们不是由星群收缩碰撞造成的，而是从一个恒星黑洞开始不断增长、与其它黑洞合并而形成的。一个星系越大其中心的超大质量黑洞也越大。

恒星黑洞

假如一个天体的密度为核密度（约1510^12千克/立方厘米，相当于中子星的密度）而其总质量在太阳质量的三倍左右则该天体会被压缩到小于其史瓦西半径，形成一个恒星黑洞。

微黑洞

小质量的史瓦西半径也非常小。一个质量相当于喜马拉雅山的天体的史瓦西半径只有一纳米。目前没有任何可以想象得出来的原理可以产生这么高的密度。一些理论假设宇宙产生时会产生这样的小型黑洞。

那么网上说的引力弹弓效应可以运用到黑洞上吗？那我们先来了解一下什么是引力弹弓效应吧。

引力弹弓效应

在航天动力学和宇宙空间动力学中，所谓的引力助推（也被称为引力弹弓效应或绕行星变轨）是利用行星或其他天体的相对运动和引力改变飞行器的轨道和速度，以此来节省燃料、时间和计划成本。 引力助推既可用于加速飞行器，也能用于降低飞行器速度。

行星的引力助推作用能够改变飞行器相对于太阳的速度，但由于必须遵守能量守恒定律，所以它和行星间的相对速度并没有改变。在飞行器第一次从远距离接近行星时，产生的运动效果就像该飞行器被行星反弹开了。科学家们称这种情况为弹性碰撞，不过两者之间并没有发生实体接触。

假设你是一个静止的观测者，那么你就会看到：行星以速度U向左运动，飞行器以速度v向右运动。由于两者的运动方向相反，所以当飞行器运行至行星右侧时，其轨道就会发生弯曲，进而以U+v的相对速度（相对于行星表面）运行。当飞行器脱离环行星轨道时，其相对于行星表面的速度仍然为U+v，但是此时的运动方向与原来相反——即向左运动。而由于行星本身正以速度U向左运动，所以在观测者看来，飞行器正以2U+v的速度向左运行——其速度提升幅度为2U，即行星运行速度的两倍。

由于未考虑轨道的各种细节，所以这是一个过于简单化的模型。但是事实证明如果飞行器沿双曲线轨道运行，则其无需启动引擎即可从相反方向离开行星，同时只要其脱离了该行星引力的控制，那么它就可以获得2U的速度增量。

该理论看似违背了能量守恒和动量守恒定律，但这是由于我们忽略了飞行器对行星的影响。飞行器获得的线性动量在数值上等同于行星失去的线性动量，不过由于行星的巨大质量，使得这种损失对其速度的影响可以忽略不计。

在现实宇宙空间中飞行器与行星的相遇实际上会出现两个维度上的因素。在上述理论所提供的案例中，由于要求提高飞行器的速度，所以需要实现的是矢量增益。

同时，引力助推也能被用于降低飞行器的速度。1974年的水手10号以及后来的信使号即通过引力助推实现了减速，两者都是飞往水星的探测器。

如果飞行器需要获得更多的加速度，最经济的做法是当其位于行星近拱点时点燃火箭。火箭助推为飞行器提供的加速度总是相同的，但是它引起的动能变化则与飞行器的实时速度成正比。所以为了从火箭助推中获得最大动能，火箭必须在飞行器速度最大时——即处于近拱点时点火。在奥伯特效应中该技术得到了详细阐释。

在太阳系中，由于飞往内行星的飞行器的轨道方向是朝向太阳的，所以其可以获得加速度；而飞往外行星的飞行器由于是背向太阳飞行的，故其速度会逐渐降低。

虽然内行星的轨道运行速度要比地球的快得多，但是飞往内行星的飞行器由于受到太阳引力作用而获得加速，其最终速度仍远高于目标行星的轨道运行速度。如果飞行器只是计划飞掠该内行星，就没有必要为飞行器降速。但是如果飞行器需要进入环该内行星的轨道，那么就必须通过某种机制为飞行器降速。

同样的道理，虽然外行星的轨道运行速度要低于地球，但是前往外行星的飞行器在受到太阳引力作用而逐渐减速之后，其最终速度将仍低于外行星的轨道运行速度。所以也必须通过某种机制为飞行器加速。同时，为飞行器加速还能够减少飞行所耗时间。

使用火箭助推是为飞行器加减速的重要方法之一。但是火箭助推需要燃料，燃料具有重量，而即使是增加很少量的负载也必须考虑使用更大的火箭引擎将飞行器发射出地球。因为火箭引擎的抬升效果不仅要考虑所增加负载的重量，也必须考虑助推这部分增加的负载质量所需的燃料的重量。故而火箭的抬升功率必须随着负载重量的增加而呈指数增加。

而使用引力助推法，则飞行器无需携带额外的燃料就可实现加减速。此外，条件适宜的情况下，大气制动也可用来实现飞行器的减速。如果可能，两种方法可以结合起来使用，以最大程度地节省燃料。

例如，在信使号计划中，科学家们即试用了引力助推法为这艘前往水星的飞行器进行减速，不过由于水星基本上不存在大气，所以无法使用大气制动来为飞行器减速。

而飞往离地球最近的行星——火星和金星——的飞行器一般使用霍曼转移轨道法，该轨道呈椭圆形，其开始一端与地球相切，末尾一端与目标行星相切。该方法所消耗的燃料得到了尽可能的缩减，但是速度较慢——使用该方法的飞行器从地球达到火星需要1年多的时间（模糊轨道法使用的燃料更少，而速度则更慢）。

如果使用霍曼转移轨道法前往外行星（木星、土星和天王星等），途中可能就要消耗掉数十年的时间，所需的燃料仍然很多，因为飞行器的航程长达8亿公里，同时还要抵抗太阳的引力。而引力助推则提供了一个无需附加燃料即可为飞行器加速的方法。所有飞往外行星的飞行器都使用了该方法。

那么黑洞可以利用这引力弹弓效应吗？

如果飞行器接近黑洞的 史瓦西半径 ，它就需要更多的能量才能从这个极度扭曲的空间中逃逸出来，所耗的能量将会多于从黑洞的引力助推中获得的能量。

不过，如果一个转动的黑洞的自转轴指向理想的方向，它就有可能提供额外的引力助推效果。广义相对论预言一个较大的转动天体的附近会出现参考系拖拽现象，即附近的空间被拖拽往天体自转的方向。理论上一颗普通的恒星也会出现这种现象，但是对太阳附近空间所作的观测至今未能得出确定的结果。广义相对论预言在转动的黑洞附近围绕着一层被称为能层的空间。在这个空间中物体的正常状态仍然无法存在，因为该空间正沿着黑洞自转方向以光速被拖拽着运动。但是彭罗斯机制或许可以为飞行器从能层中获取能量，虽然这个过程要求飞行器必须将一些“压仓物”抛入黑洞，这样飞行器也必须损失一部分由“压仓物”所携带的能量，这部分能量则被黑洞吸收。