:*关于〈黑洞与时间弯曲〉的一点疑惑*(不断跟贴中)

霍金的<<果核中的宇宙>>大致相同,更易懂~~

楼主典型民科
鉴定完毕……

回帖者: 我来也[45326055] 时间：2003-07-15 09:25:02 报警





　 我认为，最重要的是考虑引力这个问题。，黑洞引力知道是众人皆知的。在这种强引力下，光子是否能逃逸出来都是一个问题，怎么可能像这本书上说的这样呢？





第 3 楼: 格致雅轩
回帖者: 格致雅轩[4039195] 时间：2003-07-15 15:50:31 报警





　 昨天在QQ上回答了楼主的问题，今天特地查了那本书。
仔细看了看，似乎最有疑问的就是楼主的“这种光子能脱离恒星表面的唯一理由是恒星本身的收缩比外出光子向内运动的速度更快”这句。
在书中的原话是：“只有恒星收缩比光子向内运动更快的情况下，光子才可能脱离恒星表面。”
显然，这里两句话是存在一定差异的，而这个就是楼主最困惑的地方。
那么，如何理解这个问题呢？
这个需要结合上下文。
这里，作者的意思是说：对于黑洞问题，牛顿引力的描述和相对论引力的描述存在很大的差异。其产生的原因，是在相对论的引力定律中，在星体的临界周长以下，任何星体都不可能健全地静止存在，而只可能进行塌缩。这个是由于在临界周长以下，塌缩的已经不单单是星体，而包括了时空本身（这个在芬克尔斯坦坐标系中可以体现出来）。这个时候按照牛顿的解释，星体发出的光子可以在临界周长外逛一圈，然后再掉落回星体表面。而事实上，由于这里收缩的是时空，因而光子的测地线不再想在外界是一样，可以平直地延伸，而必须具有收缩的行为。这个行为导致了沿着测地线运动的光子也具有了一个向黑洞中心退行的行为。因而，要让光子离开就必须存在这样一种恒星收缩的速度比光子向内退行速度更快的速度，只有这样才会出现光子的牛顿引力描述的行为。
这个问题本身没有涉及到黑洞的相对论性质和量子行为，也和黑洞视界无关，虽然一切都发生在视界内。





第 4 楼: 格致雅轩
回帖者: 格致雅轩[4039195] 时间：2003-07-16 08:56:07 报警





　 （第五元素[20963026]在大作中提到:）

> 其实我还想知道的是，光子如何会在黑洞内部产生，所谓产生是的的状态总是朝向奇点吗？而且，即使光子被黑洞俘获了，难道还有牛顿的那种方法解脱吗？我觉得那样的话，黑洞收缩的速度已经超越光速了。而这是不被“光速绝对性”所容许的。

光子产生的机制有很多中，在视界内能否存在我们不知道，但是基本上总会存在一定的机制产生光子的。
产生时的方向不一定是朝向奇点的，但是由于时空的收缩，它的总体退行方向是朝向奇点的。
牛顿的解释方式在黑洞问题中是行不通的，因而不用考虑牛顿解，只要注意相对论的解释就可以了。
书上那段就是为了体现牛顿引力理论和相对论引力理论在黑洞问题上的区别。





第 5 楼: 格致雅轩
回帖者: 格致雅轩[4039195] 时间：2003-07-16 09:41:42 报警





　 依然是光速。
这里，从外在来看（如果看得到的话），速度可能已经不是光速的，但是需要知道，这个时候是由于整个时空都在运动。而从光子本身的角度来看，它沿着测地线运动的速度在不考虑其它力场的时候恒定为光速。
这里需要注意，我们外界得到的结果不是光子实际的运动状况。





第 6 楼: 我来也
回帖者: 我来也[45326055] 时间：2003-07-16 09:50:24 报警





　 我认为，光子速度被黑洞吸入，速度大于光速，那么光子上的时间概念应该是倒退的。也就是时间倒流！





第 7 楼: 第五元素
回帖者: 第五元素[20963026] 时间：2003-07-16 10:09:28 报警





　 （格致雅轩[4039195]在大作中提到:）

> 依然是光速。

。而从光子本身的角度来看，它沿着测地线运动的速度在不考虑其它力场的时候恒定为光速。 ...

这是说，我们选的参照系是和光子一起下落的话，我们的速度也是光速，这个时候时间无限膨胀趋为静止。在这个时空中本身我们就不可能观察到光子的下落，因为时间静止了。书上说的是在这个参照系中我们可以看到恒星收缩到临界周长以下，请问：光子的运动方向都朝向了奇点，我们怎么可能看到呢？除非我们背对黑洞。但转念一想，书上是大概设想可以看到的话吧。越来越想不通了，在下落的参照系中会看到什么景象呢？






第 8 楼: 格致雅轩
回帖者: 格致雅轩[4039195] 时间：2003-07-16 12:55:55 报警





　 注意了，这里说的观测更主要的是从数学上计算得到的景象，而不是实际通过光学观测得到的，尤其在讨论到黑洞视界内的时候，几乎所有的景象都是计算得到的而不是观测到的。





第 9 楼: 第五元素
回帖者: 第五元素[20963026] 时间：2003-07-18 09:46:16 报警





　 对呀，我有点眉目了。光子的黑洞内沿弯曲的时空表面行进，而不是沿二维表面的直线运动。这应该象是在一个漏斗的内表面吧。但是光子也不应该沿测地线，因为有微扰，书上说的是真空涨落吧，这样光子在视界以下呈螺旋状下落，在三维的时空中还是遵循爱因斯坦的光速绝对性





第 10 楼: 我来也
回帖者: 我来也[45326055] 时间：2003-07-18 10:20:00 报警





　 有点难度，推荐





第 11 楼: 格致雅轩
回帖者: 格致雅轩[4039195] 时间：2003-07-18 17:03:44 报警





　 （第五元素[20963026]在大作中提到:）

> 对呀，我有点眉目了。光子的黑洞内沿弯曲的时空表面行进，而不是沿二维表面的直线运动。这应该象是在一个漏斗的内表面吧。但是光子也不应该沿测地线，因为有微扰，书上说的是真空涨落吧，这样光子在视界以下呈螺旋状下落，在三维的时空中还是遵循爱因斯坦的光速绝对性

这里我们不考虑量子理论，因为如果考虑了量子理论，那么书上229页的那段话的成立前提就没有了。





第 12 楼: 第五元素
回帖者: 第五元素[20963026] 时间：2003-07-19 09:24:44 报警





　 量子理论的精髓我还没有理解呢。不过书上根据爱因斯坦的质能方程阐述了物质和能量的同一性。那么黑洞在蒸发出X光辐射的时候，X射线在离开视界时，波长在潮汐力减小的情况下也应该减小啊，然后它变成可见光，再然后就又被黑洞吸进去了，这样的话，黑洞永远是无毛的啊！





第 13 楼: 诸星当
回帖者: 诸星当[25538569] 时间：2003-07-20 02:48:24 报警





　 （第五元素[20963026]在大作中提到:）

> 昨晚在独自研读《黑洞与时间弯曲》时，被一个小问题纠缠不清，现只好求助于各位先知，恳请赐教。

> 家有此藏书者，可翻到229页，作者在这里讨论的牛顿和爱因斯坦关于黑洞的临界周长以下的恒星和它发出的光子的 ...


厉害厉害。。。






第 14 楼: 格致雅轩
回帖者: 格致雅轩[4039195] 时间：2003-07-20 12:21:51 报警





　 （第五元素[20963026]在大作中提到:）

> 量子理论的精髓我还没有理解呢。不过书上根据爱因斯坦的质能方程阐述了物质和能量的同一性。那么黑洞在蒸发出X光辐射的时候，X射线在离开视界时，波长在潮汐力减小的情况下也应该减小啊，然后它变成可见光，再然后就又被黑洞吸进去了，这样的话，黑洞永远是无毛的啊！

错了
首先，X射线的产生地是黑洞周围的吸积盘，不是从黑洞本身中。
其次，从黑洞内辐射出粒子的机制是量子效应的，因而你这里光考虑相对论不够。
在这里，黑洞的视界好比一个巨大的势垒，要穿越这个壁垒很困难，但是在量子效应的作用下存在一定的概率。在这个量子效应的作用下，粒子可以从黑洞的内部出来。
注意，这里如果只考虑相对论，那么黑洞不存在辐射。但是事实上，需要考虑量子效应，因而黑洞时刻在辐射，违反相对论的原则。





第 15 楼: 第五元素
回帖者: 第五元素[20963026] 时间：2003-07-21 08:49:57 报警





　 很感激格致雅轩容忍我的愚钝，于是我昨晚再次温习了一遍此书的第12章，现做一番自我反省：且不说霍金的绝对视界的目的性演化以及视界面积的增加定理，就在泽尔多维奇坚持的真空涨落刺激黑洞并导致辐射引力波以及电磁波和中微子后，霍金又预言了静止黑洞的辐射，而这些都确实是量子力学的，包括电子的“幽闭简并运动”。
现在来看以下一些比较：书中以日光灯为例，说的是汞原子受激发释放能量是由真空涨落诱发的（P400）；而在P401，“波会从物体的旋转能中汲取一部分，将自己放大。长大的那部分波是带正能量的真波，而原来的没有长大的部分还是总能量为零的真空涨落”；又在P407，”所有的方法都认为真空涨落是向外辐射的最终源泉。”；且在P413，两种不同的参照系看到的真空涨落是由虚粒子“或”真粒子形成的，但在P414“黑洞蒸发粒子时……”
————从这些看似矛盾的叙述中，我只想得到一个准确的信息：即究竟是辐射导致了真空涨落，还是真空涨落导致了辐射？





第 16 楼: 格致雅轩
回帖者: 格致雅轩[4039195] 时间：2003-07-21 09:09:29 报警





　 真空涨落引起了粒子的辐射。
只是在不同的参照系中，辐射出的粒子具有的能量不一样，数目也不一样。
在不同的参照系中，黑洞周围的真空涨落具有不同的形态和表现。