大质量天体会使时空弯曲,那天体内部及表面的时空是怎样的?

<正>A:根据广义相对论,质量会使时空弯曲,因此不论是在天体的内部还是外部,时空都会由于天体质量的影响而弯曲。但是对于不同的天体,其内部与外部的时空弯曲方式会有一定的不同,原则上都可使用广义相对论的引力方程求解。时空的弯曲程度由"度规"来描述。如果将天体看作是球对称的,那么其外部真空中的时空弯曲由史瓦西度规来表示。对于像黑洞这种特殊的天体,由于其质量都坍缩到了奇点,因此严格来说没有内外之分;但是对于黑洞来说,由于视界内的事件无法被观测到,而视界的大小可由史瓦西半径近似得到,因此史瓦西半径可以被看作是黑洞的"表面"。在史瓦西半径这个表面以内,真空球对称这个条件依然满足,所以其时空弯曲还是由史瓦西度规描述,在此半径内时空     

K-N黑洞视界极点处二级无限小邻域的度规

利用极限方法得到了Ｋｅｒｒ－Ｎｅｗｍａｎ（Ｋ－Ｎ）黑洞视界极点处二级无限小领域的时空度规,并且证明这个时空度规是以常角速度转动的Ｒｉｎｄｌｅｒ度规。     

高维时空Schwarzschild内部度规的共形唯一性

本文推广了文献[1]的结果。证明了在高维时空中，Schwarzschild内部度规是Einstein场方程的唯一的一个静态的共形平直的球对称的理想流体的内部解。     

K-N-K黑洞视界极点处二级无限小邻域的度规

利用极限法得到了Kerr-Newman-Kasuya(K-N-K)黑洞视界极点处二级无限小邻域的度规,并证明这个时空度规是以常角速度转动的 Rindler度规.     

黑洞内部的空时度规

最近Gonzalez-Diaz 给出了Schwarzschild黑洞的内部空时度规。本文是将Schwarzschild黑洞推广到内部非各向同性的情况。所得的结果将Gonzalez-Diaz的结果作为特殊情怳包括在内。     

无限大R—N黑洞视界无限小邻域的时空结构

用极限方法得到无限大Ｒｅｉｓｓｎｅｔ－Ｎｏｒｄｓｔｒｏｍ（Ｒ－Ｎ）黑洞视界无限小领域域的时空重视，并证明这个度规是质量为零的真空Ｃ度规，也就是Ｒｉｎｄｌｅｒ度规。     

静态球对称黑洞引力自旋场的辐出度

利用静态球对称黑洞引力自旋场的统计熵,导出静态球对称黑洞引力自旋场的辐出度,得到了黑洞的辐出度与黑洞视界温度的四次方成正比的结论.发现Stefan—Boltzmann系数不同于平直时空的值,并且在不同时空度规中该系数有不同的值.     

黑洞的共形平直的内部度规

本文通过严格求解Einstein-Maxwell方程,求得荷电黑洞的共形平直的内部度规和态方程。度规是无奇性的,但主能量条件不能满足。结论是:共形平直的满足主能量条件的黑洞必是Schwarzschild黑洞,即文献〔1〕给出的结果。     

环面黑洞的热力学几何及临界行为

将几何方法应用于研究环面黑洞的热力学性质,计算了该黑洞的温度和热容,并探讨了黑洞热力学几何度规与黑洞的临界行为及相变特征之间的联系.结果表明：环面黑洞热力学温度等于其Hawking温度;由于其标量曲率等于零,因而环面黑洞的Weinhold度规不能给出关于该黑洞热力学临界行为及相变的任何信息;而环面黑洞的Ruppeiner度规和Legendre协变度规却能很好地反映出黑洞的相结构信息.     

任意加速带电动态黑洞的广义Stefan-Boltzmann定律

利用任意加速带电动态黑洞视界面附近子系统的熵,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的四次方的结论.导出的广义Stefan-Boltzmann系数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动比例系数.     

OPERA超光速中微子与人类对时空观的认识历程

物理学对于时间与空间的理解,是推动其发展的重要因素而现代物理学的根基,则是建立在爱因斯坦的相对论时空观上的最近,OPERA合作研究组却发现了存在超光速中微子的可能性,倘若其被证实,将是对相对论时空观的一次重大挑战本文从实验发现,可能的理论解释,人们对于时空观的认识等方面入手,较为客观地讨论了OPERA的实验结果,指出了其可能的实验与理论的研究方向由于对于时空观的认识是个极其重要的过程,所以我们期待更多的实验来证实或者证伪OPERA超光速中微子的结果,从而推动物理学对于时空观的认识。     

Vlasov气体在慢转时空中的吸积

考虑了爱因斯坦真空场方程的慢转近似解,该解是一个稳态轴对称度规.当黑洞的旋转参数a较小时,可用该慢转度规精确地描述a的一阶效应.在该慢转时空中自由粒子的总角动量L²是守恒量.在自由粒子运动的基础上,讨论了一类相对论性的无碰撞气体——Vlasov气体在该慢转时空中的吸积.当Vlasov气体满足一定的条件时,证明了其在相空间上的分布可以表示为与位形变量无关的函数.通过分布函数可以定义能流密度、能动张量并计算Vlasov气体在该慢转时空中质量、能量、角动量的吸积率.数值结果表明,能流密度、能动张量等物理量相对与史瓦西时空的偏离量在极角θ方向上近似地呈现正弦分布,并且在赤道面达到最大值,在两个极点,这些物理量和史瓦西时空一致.     

Kerr-Newman时空中带电旋转粒子的Hawking辐射

拓展Banerjee和Majhi研究黑洞Hawking辐射的方法,在保持时空中总能量、总电荷和总角动量守恒的条件下,利用新定义的Tortoise坐标变换研究带电旋转黑洞的Hawking辐射.在考虑辐射粒子对时空的反作用后,不但得到满足量子力学幺正性原理的黑洞辐射谱.而且在结果中显示,由带电旋转粒子引起的辐射谱中类似化学势的项,入射波与出射波的贡献是相等的.使人们对黑洞Hawking辐射的物理机理又有了一种新的理解.     

态方程为ρ＋3P=G的高维球对称内解

本文从一个简单的物态方程ρ+3P=G(G 为常数)出发,通过严格求解高维时空中的爱因斯坦方程,求得了一个高维时空中的球对称的内部解。当时空维数等于四时,这个解将变为 Whittaker 的内部解。     

芬斯地空中的宇宙演化

物理学实质性的进展,往往是与时空结构的变化密切相关的;反之也可猜测：新的时空几何结构必应导致新的物理发展。近１０多年来,芬斯勒几何逐渐引起数学家的兴趣,而它将对物理学的发展起到什么作用呢？本文考虑了芬斯勒几何与突谈论经的自然联系并由此讨论其在宇宙论中的应用。     

五维旋转带电黑洞的Hawking辐射

利用Damour—Ruffini方法,对五维旋转带电时空背景下黑洞的Hawking辐射谱与辐射温度进行了研究。在计算过程中,取时空中总能量守恒、总角动量守恒和总电荷守恒,并考虑黑洞辐射粒子对时空的反作用。发现黑洞辐射谱不再是严格的纯热谱,辐射谱与黑洞的Bekenstein—Hawking熵差有关。计算结果表明,不仅黑洞辐射谱满足量子理论的幺正性,而且能给出黑洞辐射的整个过程。     

确定动态球对称与平面对称时空中的Dirac能级分布的一种方法

在球对称动态时空与平面对称动态时空中，用乌龟坐标变换，通过解弯曲时空中的Ｈａｍｉｌｔｏｎ－Ｊａｃｏｂｉ方程，求出了动态球对称与平面对称时空中的Ｄｉｒａｃ能级分布的精确表达式．     

活动天体的可观察时空效应

本文认为,大质量活动天体的电磁辐射也携带强烈的时空弯曲信息,为此,先将给出表征时空弯曲信息的Riemann曲率辐射功率表示式;次将它置于二维时空情况做具体计算,表明它内边含有丰富的红移因子;最后为了能同观察比较,再将亮度与恒星星等联系起来。     

弯曲空时中Dirac方程的建立与求解

从平直空时的γ矩阵和Dirac方程出发,引入弯曲空时中的γ矩阵,建立了弯曲空时的Dirac方程,给出了这类方程的矩阵形式、旋量形式和旋标架形式;展示了Dirac方程的求解过程.     

R1^2中aK＋bH=c型Weingarten曲面

讨论了R21中满足条件aK bH=c型的Weingarten曲面的可积条件,并给出了R21中满足K=2mH n,(m2 n<0)的类空曲面的Backlund定理.