廣義相對論預(yù)言了黑洞===(參考版)
2025-07-01 05:00本頁面
【正文】 按我的意思，他也許比牛頓更偉大一些，因為他對于科學(xué)的貢獻(xiàn)更深入到人類思想基本概念的結(jié)構(gòu)中。他現(xiàn)在是并且將來也還是人類宇宙中有頭等光輝的一顆巨星。愛因斯坦的物理發(fā)現(xiàn)的壓倒一切的重要性和他在科學(xué)史中獨一無二的地位是無可爭辯的。因此，無論在科學(xué)上還是在哲學(xué)世界觀與方法論上，無論在理論上還是在實踐上，相對論都具有極其重要的意義。相對論的建立，深刻地揭示出時間、空間、物質(zhì)及其運(yùn)動的統(tǒng)一性，從而改變了人們所習(xí)慣的關(guān)于時間和空間的傳統(tǒng)看法即絕對時空觀，并為辯證唯物主義的時空觀提供了充分的科學(xué)依據(jù)。利用白洞模型除能解釋宇宙中的類星體、射電爆等一些高能現(xiàn)象外，還極為成功地解釋宇宙微波背景輻射能譜。隨著猛烈的碰撞，必然就會有異常巨大的能量釋放出來。從白洞內(nèi)部發(fā)射出來的物質(zhì)都具有很高的速度，而被白洞吸引到其邊界上的物質(zhì)也具有很高的速度。這種過程繼續(xù)下去，黑洞的蒸發(fā)便會越演越烈，最后以一種“反坍縮”式的猛烈爆發(fā)而告終；這個黑洞就轉(zhuǎn)變成不斷向外噴射物質(zhì)的白洞。白洞內(nèi)物質(zhì)既然只出不進(jìn)，那么它里面的超高密態(tài)物質(zhì)最初是從那兒來的？一種觀點認(rèn)為，白洞可能是由黑洞來的。白洞可以把它周圍的物質(zhì)吸積到邊界上形成物質(zhì)層，從而能解釋一些高能天體現(xiàn)象。球狀白洞的幾何邊界也是以史瓦西半徑為半徑的球面，其外部時空由史瓦西度規(guī)描述。聚集在白洞內(nèi)部的物質(zhì)，只可經(jīng)邊界向外運(yùn)動而不能反向運(yùn)動。為了解釋類星體現(xiàn)象，科學(xué)家們提出了各種各樣的理論模型；蘇聯(lián)的諾維柯夫和以色列的尼也曼提出的白洞模型引起了人們廣泛的注意，白洞概念就這樣問世了。例如，類星體的體積與一般恒星相當(dāng)，而它的亮度卻比普通星系還亮。20世紀(jì)60年代以來，由于空間探測技術(shù)在天文觀測中的廣泛應(yīng)用，人們陸陸續(xù)續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多高能天體物理現(xiàn)象，例如宇宙 X射線爆發(fā)、γ射線爆發(fā)、超新星爆發(fā)、星系核的活動和爆發(fā)以及類星體、脈沖星等等。6 奇妙的白洞物理定律是時間對稱的?；堇眨@位有關(guān)黑洞的大多數(shù)術(shù)語的發(fā)明家稱作“無毛”原理（no hair theorem）。對于外界觀測者來說，黑洞是一個統(tǒng)一的整體，它只有質(zhì)量、電荷和角動量這三個基本物理量，其它一切屬性都一無所知、甚至連物質(zhì)是由粒子還是反粒子組成的信息都不可能知道，這就是根據(jù)廣義相對論得到的黑洞形象。這些被粉碎的物質(zhì)彼此極為緊密地擠壓在一起，成為一個密度無限大而體積為零的點，人們稱這一點為中心奇點。由于黑洞內(nèi)部的引力異常強(qiáng)大，它的起潮力也異常強(qiáng)大。并且它的大小和形狀，只決定于它的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)速度，而與坍縮成為黑洞的原先物體的性質(zhì)無關(guān)。卡特指出，假定一個穩(wěn)態(tài)的旋轉(zhuǎn)黑洞正如一個回旋的陀螺那樣，有一個對稱軸，則它的大小和形狀，只由它的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)速度所決定。這種觀點得到進(jìn)一步的計算支持，并且很快就為大家所接受。彭羅斯和約翰他指出，根據(jù)廣義相對論，非旋轉(zhuǎn)的黑洞必須是非常簡單、完美的球形；其大小只依賴于它們的質(zhì)量，并且任何兩個這樣的同質(zhì)量的黑洞必須是等同的。加拿大科學(xué)家外奈黑洞的內(nèi)部是很簡單的，但是，當(dāng)視界邊界層的物質(zhì)落入黑洞時，都會發(fā)生一些奇異的相互作用效應(yīng)。1965年，著名數(shù)學(xué)家紐曼（Newman）領(lǐng)導(dǎo)下的一個小組求出了一個更復(fù)雜的黑洞的解，即具有質(zhì)量、電荷和角動量的黑洞，稱為克爾－紐曼（KerrNewman）黑洞，這種黑洞是具有軸對稱關(guān)系的，它不一定呈球形，也可以是扁平的或橢球形的。天文學(xué)家認(rèn)為，天體應(yīng)該是旋轉(zhuǎn)的，因而，克爾的解應(yīng)該比史瓦西求得的靜止質(zhì)量解更完善。因此霍金說，具有這種質(zhì)量且在早期宇宙形成的“太初黑洞”，也許現(xiàn)在正在爆發(fā)，我們可以在γ射線以及射電波中尋找這些爆炸來探知它的存在。那么要發(fā)生這種爆炸需要多長時間？如果有一個太陽質(zhì)量的黑洞，而且現(xiàn)在開始輻射，則需要花費比現(xiàn)在宇宙年齡長大約1066倍的時間后才會發(fā)生這么劇烈的爆炸，這個時間真是長得不可思議。隨著它的輻射和質(zhì)量損失，它越變得更熱，輻射得更快，最終的結(jié)局是一次劇烈的爆炸。這一時刻就是宇宙的大爆炸初期，在大爆炸初期可能會
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