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  • 1 # 郭哥聊科學

    每一個對於物理學有興趣的人都會對黑洞有著強烈的好奇之心,因為它包含著我們當下科學領域裡丞待解決的巨大秘密。老郭不才,作為一個物理學的愛好者,跟眾多同樣愛好物理學的小夥伴們一樣,對於黑洞充滿著好奇和期望。以下僅以我微末的理解,跟大家分享我的心得。

    所謂的物理黑洞就是那些由一顆或者多顆天體塌縮形成,具有巨大的質量。當一個物理黑洞的質量大於等於一個星系的質量時,它的引力半徑會非常小,甚至有可能塌縮到一個奇點,我們稱這種黑洞為奇點黑洞。

    物理黑洞的分類

    我們可以根據黑洞的物理性質(質量、角動量、電荷,黑洞的三根毛)來將黑洞分為四個類別:

    一、史瓦西黑洞,這種時空結構的黑洞是於1916年史瓦西求出的、不旋轉、不帶電荷的黑洞;二、R-N黑洞,這種時空結構的黑洞是於1916年至1918年賴斯納和納自敦納求出的、不旋轉、帶電荷黑洞;

    三、克爾黑洞,這種時空結構的黑洞是於1963年克爾求出的、旋轉、不帶電荷黑洞;

    四、克爾-紐曼黑洞,這種時空結構的黑洞於1965年由紐曼求出,旋轉、帶電荷的黑洞,也稱為一般黑洞。

    對於史瓦西黑洞,我想各位小夥伴都是很熟悉的了,引力超大的時空對稱結構,這個沒什麼好說的,r=rs視介面和無限紅移面重合。

    這裡重點給各位小夥伴說一下一般黑洞,也就是克爾-紐曼黑洞。這種時空結構的黑洞事件視界和無限紅移面會分開,而且事件視界會分為兩個:外世界r+和內視界r-。同時,它的無限紅移面也會分類為兩個:rs+和rs-。在外視界和無限紅移面之間的區域叫做能層,有能量儲存在哪裡。越過外無限紅移面的物體仍有可能逃離黑洞,因為這個能層區域不是單向膜區。·

    上面老郭扔出來兩個公式,這個兩個公式是克爾-紐曼黑洞的無限紅移面和視介面的半徑公式,這是搬運來的公式,並不是老郭解出來的,老郭沒這個本事。之所以拿出來,是方便小夥伴們理解克爾-紐曼黑洞的一些性質。

    在這兩個公式中,M為黑洞的總質量;J為黑洞的總角動量;Q為黑洞的總電荷。a=J/M 為單位質量的角動量。在單向膜區內,r為時間,t是空間。穿過外視界進入單向膜區的物體,只能向前,穿過內視界進入到黑洞內部。內視界以內的區域不是單向膜區,會存在著一個奇環,這裡是時間的終點。物體可以在內視界內自由運動,由於奇環產生斥力,物體不會撞上奇環。

    在奇環附近會產生一個非常奇妙的現象,那裡有一個時空區域,存在著閉合類時線,沿著這種時空曲線運動的物體可以不斷地回到自己的過去。

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