《科学探究》---- 黑洞的能量和从黑洞中提取能量的极限
近代物理学的理论证明, 在广漠无垠的宇宙中存在着某些非常奇特的时空区域, 这些时空区域, 象神话中的无底洞, 而且是绝对黑的。所以物理学家称这些时空区域为黑洞。
黑洞是宇宙中大个的恒星..其质量大于三倍的太阳质量, 在自身引力作用下, 经坍缩演化而成。
黑洞只要用两个参量—质量和角动量., 就能描写它的所有特性。这就是说, 黑洞除了质量和角动量以外, 再也不存在任何细节上的差异, 它已经丧失了其他所有信息。这叫做黑洞无毛定理。
黑洞中蕴藏着巨大的能量, 是一个对人们有吸引力的能源。笔者拟在本文中, 讨论黑洞的能量和面积定理, 设想从黑洞中提取能量的各种途径, 并计算提取能量的最高限度。
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一.. 黑洞的能量和面积定理
为了计算黑洞的能量和从中提取能量的极限, 我们首先计算黑洞的面积, 并阐明面积定理的意义。
所谓静界, 是粒子能否处于静止状态的界面, 在静界之外, 一个粒子可以在空间一点处于静止状态, 但是一旦向内越过静界, 粒子便不能静止, 而不可避免地要绕着黑洞的对称轴反向转动。
视界就是黑洞的边界, 视界以内的时空区域就是黑洞。视界最显著的特征就是所谓单向性, 即任何物质只要越过视界, 就只能沿着空间坐标的反向落入黑洞的奇点,服黑洞的吸引而逃逸出来, 视界是一个只准进不准出的单向膜
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二.. 从黑洞中提取能量的极限
在黑洞中储存着极大的能量, 我们能否通过某种方式从黑洞中提取能量、把黑洞作为一种能源呢？ 从黑洞中所提取的能量是否有个限度呢] 前面已经讨论过, 在能层中粒子具有负能量, 这就为我们从黑洞中汲取能量提供了可能性, 而面积定理, 即黑洞的面积永远不会减小, 为我们计算提取能量的极限提供了理论基础。 |
