Q＆A

<正>Q:"正常黑洞"的质量范围是多少?10倍太阳质量以下的天体能形成黑洞吗?(读者:Eugaron)A:现在的观测和理论认为,自然界中的黑洞按其质量可以分为几类:位于星系中心的10~6~10~(10)倍太阳质量的超大质量黑洞,由对低亮度的活动星系核的观测推测得到的具有数十倍到百万倍太阳质量的中等质量黑洞;由恒星演化到晚期形成的3.8~20倍左右太阳质量的恒星质量黑洞;在宇宙早期的高密度环境下产生的质量下限为普朗克质量的迷你黑洞,这类黑洞还可能是暗物质的     

对Kerr-Newman-de Sitter黑洞视界处费米子隧穿辐射的修正

通过应用变形的色散关系修正了de Sitter时空中的带电旋转黑洞的费米子隧穿辐射谱.首先对弯曲时空中的Rarita-Schwinger方程进行了修正,然后用半经典理论推导出修正的Hamilton-Jacobi方程.运用这项修正,对Kerr-Newman-de Sitter黑洞视界处的费米子隧穿辐射特征进行了研究,其结果表明:在旋转黑洞时空背景之下,黑洞霍金温度和黑洞熵的修正都与黑洞视界处的角向参数相关.     

黑洞量子理论的哲学意义

黑洞是爱因斯坦引力理论和时空结构的必然产物,是物理学中的一个奇特概念。1915年爱因斯坦提出广义相对论,为黑洞说的形成奠定了理论基础。其后德国人施瓦茨希尔计算出爱斯坦广义相对论复杂场方程的一个解:对于质量M相当于一个太阳的天体,其半径坍缩到3公里以内时,就会形成黑洞。目前,黑洞已经不仅仅是预言中的纯理论概念了;大多数天文学家和物理学家认为,宇宙中既然存在白矮星、中子星,如     

黑洞物理学的若干问题

本文讨论拉普拉斯黑洞理论,广义相对论的黑洞解,黑洞量子力学和黑洞热力学。对黑洞物理学的若干问题,特别是黑洞热力学中的问题,进行较详细的讨论,最后讨论了最近的动态、作者的工作和可能值得进一步探讨的问题.     

黑洞熵与贝肯斯坦霍金熵

研究了黑洞形成过程中的熵演化,确立了一个基本观点,那就是确认引力場是将无序化星云转变成有序化黑洞的唯一的基本因素,而贝克斯坦-霍金熵正是引力场在形成有序化黑洞的过程中,黑洞向黑洞外抛射的无序化量子气态物质的熵,它已应不再属于黑洞的熵.因此,黑洞的熵应是黑洞抛射量子气态物质的熵之后的剩余熵.     

吸积盘中心黑洞的熵变与 B-Z 过程

分别在薄盘和厚盘两种情况下,详细讨论了纯吸积过程和Ｂ－Ｚ过程中吸积盘中心黑洞的熵变．结果表明,中心黑洞各参量在Ｂ－Ｚ过程中的变化率与在纯吸积过程中的变化率之差与盘结构无关,而且与Ｂ－Ｚ过程的辐射功率成正比．在Ｂ－Ｚ过程中黑洞熵的变化率总是大于纯吸积过程中黑洞熵的变化率,二者之差来自中心黑洞延伸视界上的耗散功率．此外,还讨论了黑洞热力学定律在上述盘吸积过程中的有效性．     

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     

de Sitter-Schwarzschild正则黑洞的质量标量场扰动

采用数值计算方法对de Sitter-Schwarzschild正则黑洞在质量标量场微扰下的稳定性问题进行了探讨,并计算它在扰动下的似正则模和分析了它的性质。首先讨论了de Sitter-Schwarzschild正则黑洞的构型:具有de Sitter时空的中心,外部平滑连接Schwarzschild时空,并验证它的时空无奇性。然后计算黑洞时空中的质量标量场扰动方程,分析有效势的特性。之后再利用3～6阶WKB近似计算扰动的似正则模,计算结果表明:de Sitter中心相关的参数r₀²=3/Λ对质量标量场扰动下的似正则模影响很小;角量子数l对似正则模的作用与Schwarzschild黑洞相似;标量场的质量m²变化对似正则模的影响与Schwarzschild黑洞的情况有显著的不同,这也成为区分该黑洞与Schwarzschild黑洞的关键因素。     

黑洞熵的演化规律与热力学第三定律

将正、负能谱中黑洞能力学理分别应用于分析Schwarzchild(SW)黑洞.Kerr-Neuman(K-N)黑洞以及Sen黑洞的熵及其演化过程,对它们的对照分析结果表明:负能谱热力学对表征黑洞的熵及其演化规律和极限特征比Bekenstein热力学优越得多.     

黑洞视界面积定理

从满足Nernst定理的黑洞熵与视界面积的关系得出黑洞视界面积定理:满足Nernst定理的黑洞熵与其全面积成正比;对于单视界黑洞,其全面积即视界面积;对于双视界黑洞,其全面积为内、外视界面积的代数和;黑洞具有物理意义的视界不多于两个。     

吸积盘中心黑洞的熵变与B—Z过程

分别在薄盘和厚盘两种情况下，详细讨论了纯吸积过程和Ｂ－Ｚ过程中吸积盘中心黑洞的熵变。结果表明，中心黑洞各参量在Ｂ－Ｚ过程中的变化率与在纯吸积过程中的变化率之差与盘结构无关，而且与Ｂ－Ｚ过程的辐射功率成正比。在Ｂ－Ｚ过程中黑洞熵的变化率总是大于纯吸积过程中黑洞熵的变化率，二者之差来自中心黑洞延伸视界上的耗散功率。此外，还讨论了黑洞热力学定律在上述盘吸积过程中的有效性。     

标量场扰动和黑洞相变(英)

讨论了在无质量BTZ 黑洞背景中的标量场扰动，发现在此情况下，只存在正则模.这一结果 与原始无旋转BTZ 黑洞的情况不同. 这反映了无质量BTZ 黑洞可能是一种与原始无旋转BTZ 黑洞不同的相.      

变加速直线运动带电黑洞的非热效应

利用弯曲时空中标量粒子运动的Hamilton-Jacobin方程,研究了变加速直线运动带电黑洞周围时空中的自发辐射.得到了自发辐射的能量条件,它不仅依赖于黑洞的质量、电荷和加速度,还与黑洞视界的变化有关,与黑洞视界附近的四维电磁势有关.     

“宇宙怪物”黑洞

黑洞，就像是宇宙中的一个“怪物”，包括光子在内的任何物体都无法逃脱它的引力“魔掌”。黑洞，单单从这个名字看，就让人感觉神秘，黑洞究竟什么样？     

静态dilaton黑洞的信息熵

依据全息原理, 通过计算Garfinkle-Horowitz-Strominger dilaton黑洞事件视界上量子场的统计熵, 得到了该黑洞的信息熵和Bekenstein-Hawking熵公式, 表明黑洞熵就是其事件视界上量子场的统计熵. 利用广义不确定关系对量子态密度的修正效应, 克服了普通量子场论中态密度在视界附近的发散困难, 避免了黑洞熵热气体方法中的截断和小质量近似; 对该静态dilaton黑洞事件视界上有质量标量场的微观态数进行直接求解, 给出了全息原理的一种具体说明. 用留数定理克服了计算中的积分困难, 所得的结论是定量成立的. 与圈量子引力中的黑洞熵理论相比较, 分析了在全息原理要求下非对易量子场论与圈量子引力在黑洞熵计算方法和结论上的一致性, 给出了广义不确定关系中的引力修正常量值, 讨论了全息原理的意义.     

正则静态黑洞的薄吸积盘

依照Penrose的宇宙检察猜想,自然界不存在裸奇性.所以,值得进一步考虑的是自然界根本不存在奇性.讨论了没有奇点的正则黑洞,并研究史瓦西黑洞和正则黑洞在天体物理学中的区别.研究围绕正则黑洞的薄吸积盘,比较了不同正则黑洞之间薄吸积盘的能量通量,辐射温度和吸积效率.结果显示,正则黑洞薄吸积盘内的相互作用比史瓦西的更加强.此外,随着正则黑洞质量不断地减少,薄吸积盘会更有效地消耗能量.这些特征提供了一种区分出正则黑洞的可能性.     

用一种新的Tortoise坐标变换研究动态Kerr黑洞视界表面引力及量子非热辐射特征

用一种新的tortoise坐标变换研究了动态Kerr黑洞时空中的Hamilton-Jacobi方程，其结果表明，根据Hamilton-Jacobi方程可以研究黑洞的量子非热辐射特征，也可以研究黑洞视界表面引力。     

稳态黑洞是处于全无界能谱中的系统

对稳态黑洞能谱的基本特征进行了研究．研究表明稳态黑洞是处于全无界能谱中的系统．在其外视界之外正、负能谱之间禁带能隙消失在外视界面上．在外视之外，黑体辐射系统或正能谱系统易于激发；反之，根据Landau的负能谱理论，在外视界之内负能谱系统易于激发．因此，黑洞的外视界是正、负能谱系统的交接面，在黑洞外视界以外黑洞显示为正能谱系统，而在黑洞外视界以内黑洞又显示为负能谱系统．有鉴于此，我们提出了一个判据，利用这个判据可以很容易地确定黑洞的热力学类型．     

从相空间理论研究黑洞形成的熵演化

试探地通过相空间理论计算稳定黑洞在其形成过程中相体积的变化来直接分析黑洞在其形成过程中熵的演化.结果发现,按照这一思路能有效地研究黑洞形成过程中的熵演化规律.     

科学家的自我否定

正不久前,著名科学杂志《自然》发表了英国物理学家霍金的一篇论文,他在文中提出:自己当初对世界的认识是有缺陷的。按照经典理论,黑洞内部不会放过任何物质信息,但最新理论却证明:能量和信息能够逃离黑洞。这样,黑洞是否真的存在,就值得怀疑了。作为认识宇宙的重要突破,提出并论证黑洞理论曾为霍金赢得世界声誉,质疑黑洞的存在,无疑是对自己的否定。这不