黑洞的相关基础理论

黄容

1、史瓦西解（史瓦西半径）
随着向点状引力源的趋近，时空几何出现奇异行为。奇异性在临界距离r=2GM/c*c处开始出现，这里M是中心星的质量，G是万有引力常数，c是光速（这个公式取适当质量、长度和时间则可简化为r=2M），这个临界距离与引力质量成正比，这个距离就叫做史瓦西半径，是按照牛顿方式计算的表面逃逸速度达到光速的星体尺度。
按照史瓦西解，在临界半径r=2M以内，空间和时间都丧失了自己的特征。在这个半径以外用以测量距离和时间的规则在史瓦西半径的范围内都失效了，时间趋于无限，而距离变成零。

2、密度、致密度
密度是物体的质量与体积之比。
致密度是物体的临界半径（史瓦西半径）与实际半径之比。
物体的致密度越接近于1，该物体就越接近黑洞状态。
黑洞不一定是极高密度的星，而只是必须致密到足以囚禁住光。

3、黑洞的基本定义
黑洞是一个时空区域，其中的引力场强到使得任何物质和辐射都不能逃逸出来。

4、视界
视界就是时空中不可逃逸、不可见的区域的边界。
视界就是黑洞的表面，也叫史瓦西球面。
视界是时空中的绝对分界。物质和辐射可以从视界以外进入其内，但不能从视界内出来。

5、黑洞奇点
奇点就是时空具有无限曲率的一个点。

6、无毛定理
黑洞几乎不保持形成它的物质所具有的任何复杂性质，它保持的只是质量、角动量和电荷。
根据无毛定理可把黑洞分成四种：
史瓦西黑洞---只有质量，球对称且静态的黑洞
雷斯勒-诺斯特诺姆黑洞---有质量、电荷，球对称且静态的黑洞
克尔黑洞---转动而不带电荷（具有质量和角动量）的黑洞
克尔-纽曼黑洞---转动且带电（同时具有质量、角动量和电荷）的平衡态黑洞。

7、黑洞动力学
第零定律：平衡态黑洞（史瓦西黑洞）视界上的所有点都有同样的表面引力。
第一定律：在黑洞的演化过程中，其质量、转动速度和角动量如何作为表面积和表面引力的函数而变化。
第二定律：黑洞的表面积决不会随时间减小。黑洞的熵值与其表面积成正比。
第三定律：经过有限次数的转换而把黑洞的表面引力缩减为零是不可能的。

8、霍金辐射
在“真空”的宇宙中，根据量子力学理论--测不准原理，会在瞬间凭空产生一对正反虚粒子，然后瞬间消失，以符合能量守恒。在黑洞视界之外也不例外。如果在黑洞外产生的虚粒子对，其中一个被吸引进去，而另一个逃逸的情况。如果是这样，那个逃逸的粒子获得了能量，也不需要跟其相反的粒子湮灭，可以逃逸到无限远。在外界看就像黑洞发射粒子一样。这种辐射被命名为霍金辐射。由于它是向外带去能量，所以它是吸收了一部分黑洞的能量，黑洞的质量也会渐渐变小，消失；它也向外带去信息，所以不违反信息守恒定律。

9、时间冻结
在视界形成时所发出的光线要经过无限长的时间才能到达远处的观测者。
由信号接收间隔的延长所显示的表观时间冻结。
离开恒星的辐射表观频率减少，波长增大而表现为红移。

10、黑洞内部的时空特性
空间：只朝着不断缩小的方向移动。
时间：随着与奇点距离的缩短而增长，但终点是奇点。

11、黑洞的洛希极限
当天体与黑洞距离近到一定程度时，潮汐作用就会使天体解体分散。这个使天体解体的距离的极限值称为洛希极限。

12、宇宙监督
自然界禁止裸奇点存在。按照这个假设，引力塌缩总是使奇点被包在视界里面。

初品色香

sky367

黑洞与白洞连接，形成的中间地带叫做‘虫洞’。

744512027

自然科学往往引人入胜

看你死在我面前

好奇妙啊，

shell1015

太深奥了

bushiwode

说实话，实在看不懂啊，纯帮顶

sisiqiang

好深奥啊。

63435612

是否能穿越呢

冬不拉

没学过这个学科，看不懂！