看板 ott
作者 xgcj (寶貝)
標題 Re: [新聞] 「宇宙最大黑洞」曝光! 將成銀河黑洞新
時間 2012年12月01日 Sat. AM 07:53:03

 
說到黑洞

什麼是黑洞呢?


現在意義上的黑洞,是廣義相對論的愛因斯坦場方程一種解

                    1
         R    - ── g    R = κ T         --------愛因斯坦場方程
            μν   2     μν             μν

[圖]
 
 


[圖]
 

 

一 黑洞的性質


一般來說 我們根據黑洞的性質 可以分成以下幾種黑洞
╔══════════             ══╦═   ═╦═    ═╦════       ══╦
║黑洞種類                                ║質量║電荷  ║角動量(旋轉) ║
╠════════════             ╬═   ═╬═    ═╬════        ══╬
║1.Schwarzchild 黑洞          ║ 有    ║沒有 ║    沒有             ║
╠═══════════             ═╬═   ═╬═    ═╬════        ══╬
║2.Reissner-Nordströ黑洞║ 有    ║ 有    ║    沒有             ║
╠═══════════             ═╬═    ═╬══   ╬════        ══╬
║3.Kerr 黑洞                            ║ 有     ║沒有║     有                ║
╠═══════════              ═╬═    ═╬═  ═╬════        ══╬
║4.Kerr-Newman 黑洞        ║ 有     ║ 有    ║     有               ║
╚═══════════              ═╩══    ╩═    ═╩════      ══╩

因為我們目前認為黑洞可以被這三種性質唯一決定 這也叫無毛定理

二 黑洞的結構

我們就拿Schwarzschild黑洞來說好了



[圖]
 


[圖]
 



[圖]
 


[圖]
 




愛因斯坦方程的解 會是一個叫作度規的東西

他刻化了時空中的每一的附近的微小線段的長度

也就是他決定了時空的結構

它是長這樣的
 2  2     2GM     2      2GM   -1  2  2   2    2     2
ds=c (1- ═══)dt -(1- ═══)  dr -r (dθ+sin(θ)dφ)
          rc^2           rc^2


G:重力常數 c:光速 M:黑洞質量 r:在r>2GM/c^2 時候是以黑洞當中心座標半徑

我們可以看到在r=2GM/c^2 上面 這一個地方有很奇怪的事情發生

那就是會有一個好像是發散的情形發生

這種發散 其實是有物理意義的 他其實就是一般我們會說的黑洞的"表面"

他叫做event hozizon 我們在很遠的地方看黑洞的時候

我們會看不到 event hozizon內部的東西

Schwarzschild黑洞的event hozizon是一個面

而其他種類的黑洞 可能會是一個環 或者可能是雙層的event hozizon


三 黑洞的熱力學

這是比較近代才出現的理論

我們把熱力學的概念運用到黑洞當中

這其中也融合了 熱力學 量子力學 廣義相對論的很多概念進來

既然熱力學有四種定律

那黑洞熱力學有什麼定律呢?

黑洞熱力學第零定律:黑洞在event horizon上面的重力都相同

黑洞熱力學第一定律:黑洞的質量的增加將當於重力乘上面積增加加上

                    event horizon的自旋角速度乘上增加的角動量(對黑洞作功)

                            κ
                     δM= ═══δA+ΩδJ
                           8πG      H

    熱力學第一定律    dU=TdS+PdV



黑洞熱力學第二定律:獨立系統的黑洞event horizon的面積不會變小

黑洞熱力學第三定律:黑洞表面重力不會是0


在這邊 我們可以看到熱力學跟黑洞熱力學的相似性

溫度 相當於重力
熵   相當於event horizon面積
還有互相對應的一些公式

四 量子效應

改天再打好了 太冷想念棉被中

--
  -1       μν ╴   μ
L=─ F    F    +Ψ(iγ (∂ +ieA  )-m)Ψ
   4  μν               μ    μ




--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 220.132.98.155
e314520:恩恩  跟我想的一樣1F 11/30 22:19
proman614:原來如此2F 11/30 22:19
zzoe09:嗯嗯這樣啊 我覺得最大的黑洞還是被窩呢3F 11/30 22:19
被發現了
L2N:嗯嗯 略懂4F 11/30 22:19
Kay731:這篇元文在哪阿5F 11/30 22:19
vchenkoshe:跟我想的一樣6F 11/30 22:19
vchenkoshe:原文被黑洞吃了
bugmens:我想說的就是這些,只是讓你先寫出來而已8F 11/30 22:20
cybergenie:是這樣的沒錯                 快推不然會被以為看不懂9F 11/30 22:20
RolfP:別富姦!10F 11/30 22:20
globekjller:內容有錯誤...拿回去修改...明天再PO上來11F 11/30 22:20
minicess:是的 沒錯 恩恩12F 11/30 22:20
taco20:雖然跟我想得不太同 但整體上是沒錯的13F 11/30 22:20
wyvernlee:寫篇八卦也富監 ?14F 11/30 22:21
johnny3:恩恩我本來想講的都被你講完了15F 11/30 22:21
Zeroyeu:推 zzoe09:嗯嗯這樣啊 我覺得最大的黑洞還是被窩呢...XDDD16F 11/30 22:21
MSNboy:你能推導一下正妹的黑洞嗎?17F 11/30 22:21
netsc:有黑洞裡面有什麼的八卦嗎?18F 11/30 22:22
黑洞裡面時間空間會互換 我們的奇異點會變成時間的終結點
KTR5566:原PO對教育部關心學生健康有什麼看法呢?19F 11/30 22:22
呼呼 KTR抱一個
monismile:zzoe09:嗯嗯這樣啊 我覺得最大的黑洞還是被窩呢20F 11/30 22:23
SRNOB:一顆沙的體積卻有太陽的重量  所以很會吸 裡面都是暗物質21F 11/30 22:23
Kevin1103:是的寶傑!!22F 11/30 22:25
playerst:黑洞中心是時間的終結點 那是不是表示宇宙最初也是黑洞形23F 11/30 22:27
potter1529:真好看~~~~~~~~~~~~~~~多說一點24F 11/30 22:27
其實黑洞會有溫度 是因為在horizon附近的真空量子效應造成的
真空中產生的虛粒子因為horizon實化 被創造出來 產生霍金輻射
而他的頻譜 就像黑體輻射一樣 因而有了溫度
playerst:式呢? 那是否自旋是取決於奇異點是否有選轉嗎??25F 11/30 22:28
jaw109:我記得好像離黑洞夠近的話 望著黑洞可以看到自己後腦勺26F 11/30 22:29
在旋轉的黑洞會這樣
chogosu:看不懂27F 11/30 22:29
cacasi:略懂28F 11/30 22:29
jaw109:忘記是誰說的了29F 11/30 22:29
j0958322080:那物理版的黑洞呢??30F 11/30 22:31
Refauth:嗯  跟我算的一樣31F 11/30 22:34
事實上在一個加速作標系中運動的物體 也會因為量子效應而感覺到溫度
kimimskimi:就像小便斗一樣吧32F 11/30 22:34
MoseHas:event horizon是一部知名的電影…很好看(?)33F 11/30 22:35
chinhan1216:乾 看不懂啦34F 11/30 22:36
xpu:N.Young35F 11/30 22:36
GOLxDxROGER:多說一點啦  我想知道時姦停止到底會怎樣36F 11/30 22:36
GOLxDxROGER:真的像SOD演那樣嗎
playerst:可是這麼冷的天氣 騎車只會越騎越冷 是因為速度不夠快的38F 11/30 22:37
playerst:關係嗎XDDD
因為加速度不夠快 另外 這邊的"加速度"也跟一般認知的加速度不太一樣
這邊是相對論中的加速度 不是牛頓體系的加速度
hu610346:宇宙之於黑洞是不是就像水之於漩渦一樣???40F 11/30 22:37
jaceda:.....41F 11/30 22:37
DarkFog:那.....進入黑洞到底會發生甚麼事?42F 11/30 22:38
nice123:霍金很多預測還有跟人對賭都失敗 他是不是有點被過度高估43F 11/30 22:38
nice123:你寫的equation有點錯 應該是這樣Guv=8(pi)Tuv
nice123:還有如果有人進黑洞還沒死 那他自己的時間還是正常的
我是用κ來代替8π的
進入黑洞之後 在他本身的Local座標系 基本上還是自由落體的慣性座標系
所以如果沒有什麼潮汐力的話 他會活得好好的
nice123:只是對外面的人是停止的46F 11/30 22:42
Loxodanta:我只知道無毛定理叫做白虎47F 11/30 22:43
nice123:黑洞最中心(跟第心一樣)是零重力 時間是很正常的48F 11/30 22:47
不 應該是說 看你運動的軌跡的四維加速度大小 如果沒有的話
那就是沿著測地線走的 那你將不會感覺到任何力量拉你
gn02239542:可不可以說明一下在這邊代號的意義呀?49F 11/30 22:48
gn02239542:G? M? r? c?
Qoofate:哩A工殺誨    = =51F 11/30 22:48
krauserq:看無..52F 11/30 22:48
wjuiahb:趕快推,不然人家會笑我們看不懂53F 11/30 22:49
nice123:如果不了解就po,不就是 copy wiki的,copy wiki我也會54F 11/30 22:49
當然 這邊有些資料是直接從WIKI上面弄的 但是我是了解才會打這篇文章的
喔!對了 觀念有錯的話歡迎指正根討論^^
※ 編輯: xgcj            來自: 220.132.98.155       (11/30 23:01)
jerry50411:有些人不知道在酸甚麼55F 11/30 23:01

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※ 編輯: ott 時間: 2014-11-10 14:22:05
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1樓 時間: 2013-02-02 16:56:45 (台灣)
  02-02 16:56 TW
哲學time
2樓 時間: 2014-11-10 14:23:17 (台灣)
  11-10 14:23 TW
請教一下,科普結有提過黑洞如何結束的嗎?如果一直存在,而且照我看discovery上說的,黑洞質量會愈來愈大.那最後,整個宇宙所有物質不就都被吃光了...反論....白洞如果真存在...有可能不斷釋放出質量.真是這樣嗎?就你所知..
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