好玩的数学——决斗问题

两个决斗者用一把装了一发子弹的六连发左轮手枪进行俄式决斗。两个人轮流旋转弹膛对着自己开枪,直到其中一个人中一枪毙命为止。问题：开第一枪的决斗者饮弹死亡的概率有多大？     

ZPS黑洞的几何结构与热力学性质

本文研究了球对称Zero Pressure Schwarzschild (ZPS)黑洞的时空结构和热力学性质. ZPS黑洞有两个黑洞视界或单一黑洞视界.非极端ZPS黑洞的视界半径依赖参数a的选择,极端ZPS黑洞有与史瓦西黑洞相同的质量和半径.对于存在两个视界的情况,本文给出了ZPS黑洞的几何结构.球对称ZPS时空中流体的能量密度反比于r~3.以ZPS黑洞视界作为边界的系统满足热力学第一定律.在黑洞视界改变的过程中,黑洞能量的增加量包括黑洞质量的增加量和其他形式能量的增加量.在参数a保持不变的情况下,计算了ZPS黑洞外视界和内视界的热容.在a_1a 2范围内(a_1≈1.74), ZPS黑洞外视界的热容取正值.因此, ZPS黑洞的外视界能够处于稳定的热平衡状态.通过考虑非极端ZPS黑洞的左系统和右系统,研究了黑洞热力学第三定律的问题.在ZPS黑洞热力学第三定律的表述中,强调黑洞的左系统满足能斯特定理.     

动态Kerr-Newman-de Sitter黑洞的熵

基于四次方程的三角解法,给出了动态Kerr-Newman de Sitter黑洞的视界位置。引入局部热平衡的概念,运用改进后的brick- wall模型——薄膜模型,研究了此黑洞的熵。当把黑洞视界和宇宙视界附近一薄层物质场的熵分别看作各自视界的熵,并选择与静态、稳态黑洞相同的截断因子时,计算结果与面积定理完全一致。     

变加速直线运动带电黑洞的瞬时辐出度

利用变加速直线运动带电黑洞视界面附近的熵密度,导出黑洞的瞬时辐出度,得到了任一时刻黑洞沿某一方向的瞬时辐出度总是正比于在该方向上黑洞视界温度4次方的结论。导出的广义Stefan-Boltnnann系数不再是一个恒量,而是一个与黑洞视界的变化率、黑洞视界面附近的时空度规及黑洞的吸收与辐射系数有关的一个动比例系数。揭示了黑洞周围的引力场与其热辐射之间存在着必然的内在联系。     

圈量子引力与黑洞熵的量子化

利用圈量子引力理论给出的黑洞自旋网络模型和黑洞的准正则模渐近频率,求出了黑洞视界面积的最小间隔,由此获得了黑洞的视界量子面积谱,实现了对黑洞熵的量子化.研究结果表明,只要适当选择Immirzi参数,就能使圈量子引力理论得到的黑洞熵与Bekenstein-Hawking（B-H）熵完全相符.     

天南地北

最近,美国芝加哥市郊一所中学为了教育学生不要犯罪以免遭坐牢之苦,在周末把该校校舍装扮成一所监狱.有95个学生充当"犯人",少数学生扮演"看守".这批"看守"手持警棍和手电,对"犯人"滥施威风.脱衣搜身,每小时查一次铺,"犯人"     

天南地北

遥控犯人美国新墨西哥州阿尔伯克基地方法院决定采用一种遥控设备,对非暴力罪犯,如酒后开车而犯法者实行软禁。犯人被关在自己家中,门外不设岗,只在犯人腿上铐上一个发报机。发报机通过电话上的接收机与市内的一台计算机相接。犯人离开电话上百米,计     

巴西:肥胖版“肖申克的救赎”

巴西一所监狱的犯人计划上演一出真实的"肖申克的救赎":他们在牢房的墙上打洞,打算从洞中逃走。第一名犯人成功越狱,但从洞里钻出去的第二名囚犯由于肚子太大被卡在洞中,剩下的两名囚犯的逃跑计划自然也告吹。这起乌龙事件发生在巴西中部戈亚斯州的一所监狱,当天有四名犯人打算     

Q:超新星爆炸产生的黑洞是怎么发出伽马射线暴的,电磁波不是不能逃离黑洞吗?

正A:"电磁波不能逃离黑洞"这个说法不严谨。黑洞有一个视界面,在视界面以内的电磁波不能逃脱黑洞,而在视界面以外的电磁波可以脱离黑洞。许多星系中心都有大质量黑洞甚至超大质量黑洞,但我们依然可以看到这些星系辐射出的电磁波,因为这些光都是黑洞视界面之外的电磁波。伽马暴、超新星、恒星级黑洞之间的关系很复杂:一部分伽马射线暴(以下简称"伽马暴")与黑洞有关,另外一部分与黑洞无     

黑洞的时空

黑洞为光子都不能逸出的天体。经典黑洞的空间独立于时间,是平直的。认真地研究实际天文观测和施瓦氏黑洞的理论描述表明,黑洞的时空不是弯曲闭合的,它有边界,有外边,有质量中心。     

任意加速运动黑洞的温度和熵

采用Tortoise坐标变换,约化视界面附近Klein-Gorden方程,得到黑洞的Hawking温度.用薄膜brick-wall模型,通过选择适当的截断因子和薄层厚度,在视界面附近薄层上的熵就是黑洞的熵,结果表明黑洞熵与视界面积成正比.     

含整体单极动态黑洞Dirac场的熵

采用薄膜brick-wall方法,计算了动态整体单极黑洞Dorac场的熵.结果表明,通过对时间依赖的截断因子作适当的选择,仍可获得黑洞熵与其视界面积成正比的结论.还发现当黑洞退化为静态时,与已有的结果是吻合的.     

太空中的黑洞

这两年,关于宇宙黑洞的传闻和故事渐渐多起来了,那么,黑洞到底是什么呢? “黑洞”多的来历 18世纪末19世纪初的时候,有一位叫惠利的科学家,她观测到了黑洞,并将它记录了下来,这本书就是《我们的宇宙,已知的和未知的》一书。她不想用“引力塌缩物体”之类的难懂的词语来命名,她觉得,“黑洞”一词有气魄,而且易懂。惠利还提出:当恒星的质量小于1.44个太阳(包括太阳在内),它最终将变成白矮星,当质量在1.44～2.00个太阳之间,它最终将变成中子星(脉冲星),当质量大于2.00个太阳,它最终将变成黑洞。     

双黑洞合并面积增量及放能率

在广义相对论框架下,采用线性微扰方法分别计算几种不同类型黑洞(Schwarzschild、ReissnerNordstrom、Kerr及Kerr-Newman)之间合并(双黑洞合并)后外视界的面积增量及放能率.结果表明:若黑洞带有角动量,则使合并后的外视界面积增量δA+及放能率η均增大;由于电荷的存在,若原2个子黑洞带同种电荷会使合并后的黑洞外视界面积增量δA+及放能率η均减小;则如果原子黑洞带异种电荷,反而使δA+及η均增大;然而如果只有一方带电,则对δA+及η没有影响.根据面积定理,黑洞带电有极限条件,超过临界值,2个带电黑洞将不能合并为一个黑洞;反之,理论上一个黑洞可"分裂"为2个部分(其中一个为极端黑洞,另一个可能为Ads空间).由于角动量的存在,放能率反而亦增大,因此黑洞所带角动量也应有个极限条件.这种发现可能为天文观测中区分不同类型及所带不同"毛"信息的黑洞及验证引力理论提供一种新的探索途径.     

荷电Dilaton-Maxwell动态黑洞中Dirac场的熵

在Dilaton-Maxwell黑洞中,将4个耦合的Dirac方程简化,作乌龟坐标变换,得到视界面附近处的辐射温度函数.采用薄膜brick-wall模型计算出该黑洞的熵,选择合适的截断因子,得到熵与该黑洞视界面积成正比的结论.     

起源于引力场的Vaidya-Bonner-de Sitter黑洞的瞬时辐出度

利用Vaidya-Bonner-de S itter黑洞视界面附近的熵密度,导出黑洞的瞬时辐出度,得到了任一时刻黑洞的瞬时辐出度总是正比于黑洞视界温度四次方的结论。导出的广义Stefan-Boltzm ann系数不再是一个恒量,而是一个与黑洞视界的变化率、黑洞视界面附近的时空度规及黑洞的吸收与辐射系数有关的一个动比例系数,揭示了黑洞周围的引力场与其热辐射之间存在着必然的内在联系。     

六大科学悬案

一、外星人:除地球外,还有没有生命存在。二、黑洞天体:1984年初,美国与加拿大的科学家确证银河系的大麦哲伦星系中有一个“黑洞”,质量为太阳的8～12倍,但它到底是不是黑洞还要等待找出直接证据。     

检测黑洞双星的自转

基于旋转黑洞能量提取的两种机制,Blandford-Znajek(BZ)和magnetic coupling(MC)的共存模型,提出计算黑洞自转的一种新方法.利用该方法计算了既有射电喷流又有高频准周期振荡的黑洞双星的自转,发现其中心是一个与吸积盘旋转方向相同的快转黑洞,且黑洞自转范围很窄.该方法得到的计算结果与其他方法得到的结果很接近.     

Schwarzschild anti-de sitter黑洞霍金辐射寿命研究

文章研究Schwarzschild anti-de sitter黑洞寿命修正.在考虑广义不确定性关系的情况下,对弯曲时空背景下的斯特藩-玻尔兹曼定律进行修正,并用这一修正的斯特藩-玻尔兹曼定律重新计算了黑洞寿命.除此以外,还得出了Schwarzschild anti-de sitter黑洞辐射晚期的辐射最高温、黑洞辐射残余质量等有意义的结果.     

声学黑洞轻质超结构的低频宽带高效隔声机理及实验研究

针对低频声波在传播过程中穿透力强、难衰减这一问题,研究了一种新型声学黑洞超结构,结合了声学黑洞和声学超结构的优点,通过改变曲面形状实现了低频宽带高效隔声。在一块10 mm厚薄板上,以阵列形式嵌入多个声学黑洞单元,完成声学黑洞既轻且薄的超结构设计。将设计好的声学黑洞超结构用3D打印技术制作出来,通过驻波管实验对声学黑洞超结构隔声特性进行验证。分析实验数据得到,声学黑洞超结构在50～1 600 Hz的频带上平均隔声量可以达到将近30 dB,并且在100～600 Hz频段内平均隔声量高达40 dB。研究了当声学黑洞单元几何形状幂函数的幂指数发生变化时,声学黑洞超结构隔声量的变化。因为设计好的声学黑洞超结构对加工工艺要求较高,在实际的工程应用中并不方便,所以最后还设计了一款方便实际工程应用的声学黑洞超结构,进行了实验验证,并分析了参数变化时对此结构隔声量的影响。研究的声学黑洞轻质超结构在航天航空、汽车、舰船等需要小尺寸结构实现低频大宽带降噪情况下有潜在的应用前景。