主题：这里有人烧『黑洞』的吗？ [主题管理员:wayio]
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142 帖
原文由 自由男神 在2010-03-15 18:07发表
有※※涂说：黑洞其实就是魔鬼地狱。光明则是上帝的地界。二者在争斗。最终上帝会战胜魔鬼。
用物理学角度看，黑洞只能自己蒸发，又因为发光的恒星够大最后就会变成黑洞，所以天堂其实是为了产生地狱而存在的？
[zyx1989 编辑于 2010-03-16 05:52]
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时间箭头
物理学家梳理了所有的物理定律，
最后他们发现，几乎所有的物理定律都是时间箭头变换方向，内容不变的定律。但只有一条定律除外，那就是热力学第二定律。
第二定律规定了一个孤立系统的熵不可能减少。
从这条看似拗口的定律中，我们依稀分辨出了时间箭头的方向。
我们先来回忆一下，热，就是物质中微粒（分子，原子）的无规则运动。而热是时时刻刻在交换的。
例如我拿半杯热水倒入半杯冷水，变成一杯温水。这杯温水的热量等于原来的半杯热水半杯冷水之和。
但是，我们从来没有观察到上述事件的反演，例如一杯温水自发的变为半杯热水半杯冷水，虽然它也符合第一定律（能量守恒）
熵就是对能量分布均匀性的一个度量，上述热水冷水游戏中虽然总热量守恒，但是系统的熵是变化的。
拿半杯热水倒入半杯冷水，变成一杯温水。能量分布更均匀了，熵也更大了。
一杯温水自发的变为半杯热水半杯冷水。能量分布更不均匀，熵变小了，第二定律对此说no
广义来说，热力学第二定律规定了一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。
例如杯子摔在地上，发出声响，杯子碎裂，碎片撒了一地。（现在流行的说法就是杯具）
但我们从来没看到过碎片突然收拢，同时声波从四面八方传来并消失于杯子，杯子的裂纹也随之消失，然后一只完美如新的杯子突然跳回了桌子。
同样的，覆水难收，破镜难圆都是广义热力学第二定律的真实写照。
大象与瓷器店的漫画
物理学家梳理了所有的物理定律，
最后他们发现，几乎所有的物理定律都是时间箭头变换方向，内容不变的定律。但只有一条定律除外，那就是热力学第二定律。
第二定律规定了一个孤立系统的熵不可能减少。
从这条看似拗口的定律中，我们依稀分辨出了时间箭头的方向。
我们先来回忆一下，热，就是物质中微粒（分子，原子）的无规则运动。而热是时时刻刻在交换的。
例如我拿半杯热水倒入半杯冷水，变成一杯温水。这杯温水的热量等于原来的半杯热水半杯冷水之和。
但是，我们从来没有观察到上述事件的反演，例如一杯温水自发的变为半杯热水半杯冷水，虽然它也符合第一定律（能量守恒）
熵就是对能量分布均匀性的一个度量，上述热水冷水游戏中虽然总热量守恒，但是系统的熵是变化的。
拿半杯热水倒入半杯冷水，变成一杯温水。能量分布更均匀了，熵也更大了。
一杯温水自发的变为半杯热水半杯冷水。能量分布更不均匀，熵变小了，第二定律对此说no
广义来说，热力学第二定律规定了一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。
例如杯子摔在地上，发出声响，杯子碎裂，碎片撒了一地。（现在流行的说法就是杯具）
但我们从来没看到过碎片突然收拢，同时声波从四面八方传来并消失于杯子，杯子的裂纹也随之消失，然后一只完美如新的杯子突然跳回了桌子。
同样的，覆水难收，破镜难圆都是广义热力学第二定律的真实写照。
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原文由 walker1207 在2010-03-15 01:38发表
每天看直播，LZ辛苦了！
感谢关注，上班之余抽空写的，码字真的很辛苦，码出短短一段后发现已经一个小时过去了
因此更新很慢，但我基本会保持每天1～2小节的更新的
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7.极限黑洞，裸奇点和宇宙监督假设
前面通过RN黑洞和克尔黑洞的讨论，我们都发现有那么一种极限状态
无论是电荷还是角动量，当它们达到某一限度的时候，内外视界会重合，当再增加一点电荷或者是角动量，那么视界就消失了，奇点（或奇环）就裸露了
这会导致裸奇点的产生。
为何会有某一限度使得视界消失？这是由方程组推到出来的完备解。
当然，这里就不再贴出这些冗长的公式了（无忌的回帖也不支持次方，根号，下标的输入 ）
我们可以从两个类比来考虑一下：
当一个中子星的自转速度达到一定值，其表面一质点（例如一个中子）受到的引力会恰好等于它圆周运动所需的向心力，当速度再快一些，引力就再也无法固定住中子，中子就从表面飞离了。于是整个中子星就奔溃了
同样的，当给中子星输入电荷（例如输入许多质子），在某一极限，质子之间的电荷斥力会和引力平衡，当再输入一点点电荷，引力就再也无法维系了，整个星体也就崩溃了
当然，这是非常模糊的类比，忽略了很多需要考虑的细节，
就像牛顿时空对黑洞的解释：巨大的引力会把光子吸回去。
我们已经知道这个解释是荒谬的，因为光速恒定，怎可能让引力改变其速度？
但推论是对的：我们看不到黑洞发射出来的光线
那么，对于一般稳态黑洞，既然电荷和角动量的增加都是趋于“抵挡”黑洞形成的动力，那么两者合力，岂不是更容易让裸奇点（奇环）产生？
而我们知道，奇点（奇环）是具有奇异性的，其曲率的发散会导致一系列因果关系的破坏，奇环附近甚至会出现闭合类时线（后面会细讲）
而在我们生活的世界，因果关系是稳固的，时间箭头是唯一的，说明我们并未受到任何奇异性的影响，因此，从主观上来说，我们认为，必然有一种机制会阻碍裸奇点（奇环）的形成。
彭罗斯提出了著名的宇宙监督假设：
存在一种宇宙监督，它阻止任何裸奇异的产生
这个假设或许在某些科技高度发达的外星人看来是低级而可笑的
就像我们回顾古希腊的亚里士多德说的“大自然厌恶真空”时一样的感觉
但是，宇宙监督到底是什么？是哪条定律保证了我们所在世界的因果性？在下面量子黑洞，黑洞的热性质中，我们会详细探讨。
前面通过RN黑洞和克尔黑洞的讨论，我们都发现有那么一种极限状态
无论是电荷还是角动量，当它们达到某一限度的时候，内外视界会重合，当再增加一点电荷或者是角动量，那么视界就消失了，奇点（或奇环）就裸露了
这会导致裸奇点的产生。
为何会有某一限度使得视界消失？这是由方程组推到出来的完备解。
当然，这里就不再贴出这些冗长的公式了（无忌的回帖也不支持次方，根号，下标的输入
）我们可以从两个类比来考虑一下：
当一个中子星的自转速度达到一定值，其表面一质点（例如一个中子）受到的引力会恰好等于它圆周运动所需的向心力，当速度再快一些，引力就再也无法固定住中子，中子就从表面飞离了。于是整个中子星就奔溃了
同样的，当给中子星输入电荷（例如输入许多质子），在某一极限，质子之间的电荷斥力会和引力平衡，当再输入一点点电荷，引力就再也无法维系了，整个星体也就崩溃了
当然，这是非常模糊的类比，忽略了很多需要考虑的细节，
就像牛顿时空对黑洞的解释：巨大的引力会把光子吸回去。
我们已经知道这个解释是荒谬的，因为光速恒定，怎可能让引力改变其速度？
但推论是对的：我们看不到黑洞发射出来的光线
那么，对于一般稳态黑洞，既然电荷和角动量的增加都是趋于“抵挡”黑洞形成的动力，那么两者合力，岂不是更容易让裸奇点（奇环）产生？
而我们知道，奇点（奇环）是具有奇异性的，其曲率的发散会导致一系列因果关系的破坏，奇环附近甚至会出现闭合类时线（后面会细讲）
而在我们生活的世界，因果关系是稳固的，时间箭头是唯一的，说明我们并未受到任何奇异性的影响，因此，从主观上来说，我们认为，必然有一种机制会阻碍裸奇点（奇环）的形成。
彭罗斯提出了著名的宇宙监督假设：
存在一种宇宙监督，它阻止任何裸奇异的产生
这个假设或许在某些科技高度发达的外星人看来是低级而可笑的
就像我们回顾古希腊的亚里士多德说的“大自然厌恶真空”时一样的感觉
但是，宇宙监督到底是什么？是哪条定律保证了我们所在世界的因果性？在下面量子黑洞，黑洞的热性质中，我们会详细探讨。
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6.一般稳态黑洞
一般稳态黑洞就是既有自转，又有电荷的黑洞
它融合了RN黑洞和克尔黑洞的特点
由于上面已经详细分析了RN黑洞和克尔黑洞的特点
因此这里就只简单提一下一般稳态黑洞的特点了
它有两个视界，一个外视界，一个内视界，外视界以外还有一个无限红移面，外视界（单向膜区）和无限红移面之间被称为能层（内视界和内无限红移面之间也有一个内能层，和克尔黑洞一致）
中间有一个奇环，由于视界是时空互换的界限，因此一般黑洞的奇环也是类时奇异性，一般黑洞的彭罗斯图和克尔黑洞的类似（无穷多个平行宇宙）
和RN黑洞一样，一般黑洞的奇环是不可抵达的
通过计算可以发现，内能层和奇环是不接触的，因此奇环是不可抵达的
若要抵达，必须
该飞船的加速度必须趋向于无穷大（被撕裂压碎）
该飞船需要花的时间必须取向无穷大（相当于永远到达不了）
该飞船的静止质量必须下降为0（飞船化为光子）
也就是说，除非类光世界线，其他任何类时世界线是无法到达奇环的
这个性质和RN黑洞一样
一般稳态黑洞就是既有自转，又有电荷的黑洞
它融合了RN黑洞和克尔黑洞的特点
由于上面已经详细分析了RN黑洞和克尔黑洞的特点
因此这里就只简单提一下一般稳态黑洞的特点了
它有两个视界，一个外视界，一个内视界，外视界以外还有一个无限红移面，外视界（单向膜区）和无限红移面之间被称为能层（内视界和内无限红移面之间也有一个内能层，和克尔黑洞一致）
中间有一个奇环，由于视界是时空互换的界限，因此一般黑洞的奇环也是类时奇异性，一般黑洞的彭罗斯图和克尔黑洞的类似（无穷多个平行宇宙）
和RN黑洞一样，一般黑洞的奇环是不可抵达的
通过计算可以发现，内能层和奇环是不接触的，因此奇环是不可抵达的
若要抵达，必须
该飞船的加速度必须趋向于无穷大（被撕裂压碎）
该飞船需要花的时间必须取向无穷大（相当于永远到达不了）
该飞船的静止质量必须下降为0（飞船化为光子）
也就是说，除非类光世界线，其他任何类时世界线是无法到达奇环的
这个性质和RN黑洞一样
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