黑洞霍金

　　【黑洞简介】
　　黑洞是密度超大的星球,吸纳一切,光也逃不了.(现在有科学家分析,宇宙中不存在黑洞,这需要进一步的证明,但是我们在学术上可以存在不同的意见)
　　黑洞有巨大的引力,连光都被它吸引而无法逃脱.黑洞中隐匿着巨大的引力场，这种引力大到任何东西，甚至连光，都难逃黑洞的手掌心。黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见，这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观察它，只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。虽然这么说，但黑洞还是有它的边界，既”事件视界”．据猜测，黑洞是死亡恒星的剩余物，是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。另外，黑洞必须是一颗质量大于钱德拉塞卡极限的恒星演化到末期而形成的，质量小于钱德拉塞卡极限的恒星是无法形成黑洞的．（有关参考：《时间简史》——霍金·著）
　　■物理学观点的解释
　　黑洞其实也是个星球(类似星球),只不过它的密度非常非常大, 靠近它的物体都被它的引力所约束(就好像人在地球上没有飞走一样),不管用多大的速度都无法脱离。对于地球来说，以第二宇宙速度（11.2km/s）来飞行就可以逃离地球，但是对于黑洞来说，它的第二宇宙速度之大，竟然超越了光速，所以连光都跑不出来，于是射进去的光没有反射回来，我们的眼睛就看不到任何东西，只是黑色一片。

　　在1965年 霍金在剑桥大学冈维尔和凯厄斯学院任研究员 同年他的黑洞初步研究结果：解释黑洞崩溃的数学方程式，也可以解释从一个点开始膨胀的宇宙。
　　1970年，霍金开始研究黑洞的特性。并预言：霍金辐射的射线辐射及黑洞的表面积永远也不会减少。

　　1973年，他考虑黑洞附近的量子效应，发现黑洞会像黑体一样发出辐射，其辐射的温度和黑洞质量成反比，这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小，而温度却越变越高，它以最后一刻的爆炸而告终。黑洞辐射的发现具有极其基本的意义，它将引力、量子力学和统计力学统一在一起。

　　1974年以后，他的研究转向量子引力论。他继续证明，黑洞有温度，黑洞发出热辐射，以及气化导致质量减少。

　　黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见，这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观察它，只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。虽然这么说，但黑洞还是有它的边界，即”事件视界（视界）”．据猜测，黑洞是死亡恒星的剩余物，是在特殊的大质量超巨星坍缩时产生的。另外，黑洞必须是一颗质量大于钱德拉塞卡极限的恒星演化到末期而形成的，质量小于钱德拉塞卡极限的恒星是无法形成黑洞的。（有关参考：《时间简史》——霍金 （英国）著）

萎缩直至毁灭　黑洞会发出耀眼的光芒，体积会缩小，甚至会爆炸。当英国物理学家史迪芬•霍金于1974年做此语言时，整个科学界为之震动。　黑洞曾被认为是宇宙最终的沉淀所在：没有什么可以逃出黑洞，它们吞噬了气体和星体，质量增大，因而洞的体积只会增大。　霍金的理论是受灵感支配的思维的飞跃，他结合了广义相对论和量子理论。他发现黑洞周围的引力场释放出能量，同时消耗黑洞的能量和质量（当一个粒子从黑洞逃逸而没有偿还它借来的能量，黑洞就会从它的引力场中丧失同样数量的能量，而爱因斯坦的公式E=mc^2表明，能量的损失会导致质量的损失）。当黑洞的质量越来越小时，它的温度会越来越高。这样，当黑洞损失质量时，它的温度和发射率增加，因而它的质量损失得更快。这种“霍金辐射”对大多数黑洞来说可以忽略不计，而小黑洞则以极高的速度辐射能量，直到黑洞的爆炸。

黑洞无毛定理 对于物理学家来说，一个黑洞或一块方糖都是极为复杂的物体，因为对它们的完整描述，即包括它们的原子和原子核结构在内的描述，需要有亿万个参量。与此相比，一个研究黑洞外部的物理学家就没有这样的问题。黑洞是一种极其简单的物体，如果知道了它的质量、角动量和电荷，也就知道了有关它的一切。



黑洞几乎不保持形成它的物质所具有的任何复杂性质。它对前身物质的形状或成分都没有记忆，它保持的只是质量、角动量、电荷。消繁归简或许是黑洞最基本的特征。有关黑洞的大多数术语的发明家约克·惠勒，在60年前把这种特征称为“黑洞无毛”。一开始，这只是一种猜测，20世纪70年代得到了严格的数学证明。这是包括默东天文台的布兰登·卡特和澳大利亚的加里·班亭在内的理论物理学家l5年努力的结果。他们证明，描述一个平衡态黑洞周围的时空几何只需要3个参量，从而证实了惠勒的表述。



黑洞的参量是可以精确测量出来的，尽管是借助于理想实验。可以把一颗卫星放在围绕黑洞的轨道上，并测量卫星的轨道周期，从而得到黑洞的质量。黑洞的角动量可以通过比较朝向视界的不同部分的光线的偏转来测量。



对于上文提到的有一定质量的克尔-纽曼黑洞，电荷和角动量都有上限，也就是都受到保证视界这一条件的限制。如果在某个大质量恒星的引力坍缩过程中，这个限制被违反，黑洞就成了裸奇点，并能影响到宇宙中的远距离处。然而，物理学家有充足的理由相信，这种情况被自然规律所禁止，因而不会发生。



既然只由3个参量支配，一个黑洞就像一个基本粒子一样简单。尽管基本粒子也是把质量、角动量、电荷集中在一个很小的体积内。但是，只要考虑一下视界存在的条件，就知道没有什么比基本粒子与黑洞的差别更大。以电子为例，实验已经确定它的3个参量，就相同质量来说，电子的电荷和角动量·超过黑洞上限的1088。这个令人惊谔的数字甚至超过了可观测的宇宙基本粒子总数，而这正是一个电子和一个克尔-纽曼黑洞之间差异的量度

黑洞无毛定理
对于物理学家来说，一个黑洞或一块方糖都是极为复杂的物体，因为对它们的完整描述，即包括它们的原子和原子核结构在内的描述，需要有亿万个参量。与此相比，一个研究黑洞外部的物理学家就没有这样的问题。黑洞是一种极其简单的物体，如果知道了它的质量、角动量和电荷，也就知道了有关它的一切。
黑洞几乎不保持形成它的物质所具有的任何复杂性质。它对前身物质的形状或成分都没有记忆，它保持的只是质量、角动量、电荷。消繁归简或许是黑洞最基本的特征。有关黑洞的大多数术语的发明家约克·惠勒，在60年前把这种特征称为“黑洞无毛”。一开始，这只是一种猜测，20世纪70年代得到了严格的数学证明。这是包括默东天文台的布兰登·卡特和澳大利亚的加里·班亭在内的理论物理学家l5年努力的结果。他们证明，描述一个平衡态黑洞周围的时空几何只需要3个参量，从而证实了惠勒的表述。
黑洞的参量是可以精确测量出来的，尽管是借助于理想实验。可以把一颗卫星放在围绕黑洞的轨道上，并测量卫星的轨道周期，从而得到黑洞的质量。黑洞的角动量可以通过比较朝向视界的不同部分的光线的偏转来测量。
对于上文提到的有一定质量的克尔-纽曼黑洞，电荷和角动量都有上限，也就是都受到保证视界这一条件的限制。如果在某个大质量恒星的引力坍缩过程中，这个限制被违反，黑洞就成了裸奇点，并能影响到宇宙中的远距离处。然而，物理学家有充足的理由相信，这种情况被自然规律所禁止，因而不会发生。
既然只由3个参量支配，一个黑洞就像一个基本粒子一样简单。尽管基本粒子也是把质量、角动量、电荷集中在一个很小的体积内。但是，只要考虑一下视界存在的条件，就知道没有什么比基本粒子与黑洞的差别更大。以电子为例，实验已经确定它的3个参量，就相同质量来说，电子的电荷和角动量·超过黑洞上限的1088。这个令人惊谔的数字甚至超过了可观测的宇宙基本粒子总数，而这正是一个电子和一个克尔-纽曼黑洞之间差异的量度

即热力学四定律： 第零定律：跟第三个系统处于热力学平衡的两个物体彼此处于热力学平衡。这意味着制造温度计是可能的。 第一定律：能量是守恒的。无需能量的第一类永动机不可能制造。 第二定律：热自发地从高温流向低温，不是全部的热能转化为功。这意味着利用单一热源做功的第二类永动机不可能制造，孤立系统总是自发地从低熵态向高熵态演化。 第三定律：不可能通过有限个可逆步骤达到绝对零度。

黑洞是一种引力极强的天体，就连光也不能逃脱，所以称之为黑洞。黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩，发生强力爆炸。

是一样的，概念差不多

霍金于1971年从爱因斯坦的广义相对论中推导出的 黑洞面积定理 指出，黑洞的表面积不可能随时间减少。这条定理引起了物理学家们的兴趣，因为它与另一个设定在时间上的定律——热力学第二定律密切相关，即封闭系统的熵或无序必须总是增加的。因为黑洞的熵与其表面积成正比，所以两者都必须始终增加。

奇怪的是，面积定律似乎与霍金的另一个已被证明的定理相矛盾，即黑洞应在极长的时间尺度内蒸发。因此，找出两种理论之间矛盾的根源可以揭示新的物理学。

黑洞面积定理的验证

为了验证这一理论，研究人员分析了13 亿年前由两个庞然大物的黑洞在高速相互旋转时产生的引力波，它是由高级激光干涉仪引力波天文台 (LIGO) 在 2015 年探测到的，LIGO是一束长1,864英里（3,000 公里）的激光束，天文学家们能够通过它们路径的改变来检测时空中最轻微的扭曲。

通过将信号分成两半——黑洞合并之前的和合并之后的，研究人员计算了两个原始黑洞和新组合黑洞的质量和自旋，反过来，这些数字使他们能够计算碰撞前后每个黑洞的表面积。经过计算， 新产生的黑洞的表面积大于最初两个黑洞的表面积之和，以超过 95%的置信度证实了霍金的黑洞面积定律。

广义相对论和量子力学的碰撞

真正的谜团始于科学家们尝试将广义相对论（大物体的规则）与量子力学（微小物体的规则）结合起来，根据广义相对论，黑洞不能收缩，但根据量子力学，它们则可以。这也导致了黑洞面积定理和霍金辐射理论的矛盾。

一定条件下的适用

为了解决这一矛盾性，科学家们对面积定理设置了中短时间的限制框架。这就像烧开水，锅里有蒸汽蒸发，但如果我们只盯着锅里消失的水，可能会说锅的熵在减少，但如果考虑到蒸汽，它整体的熵是增加的，黑洞面积定理和霍金辐射也是如此。

物理定理永远是这么令人着迷，因为 非常神秘和令人困惑，有时还充满 矛盾。

霍金的黑洞理论概括起来就是一句话：黑洞不黑！与先前主流观点不同。霍金认为黑洞并不像人们认为的那样是完全黑暗，也就是对任何射线只吞不吐。他认为黑洞也会向外发射x射线、γ射线等辐射。这被命名为“霍金辐射”。但这仅是他的猜测。并没有任何观测结果支持。如果有朝一日“霍金辐射”被观测到。那他毫无疑问将获得诺贝尔物理奖。