收获:我们为什么存在?因为正反物质不对称。(参考文献:向守平《天体物理概论》P292)
感想: 物理学回答的这个问题很像哲学问题。
收获:
第三片中的粒子……在进入黑洞后,落入奇点前,它也可能与来自第一片的粒子相遇。但是,它们所交流的信息是送不回第一片或第三片的。因此,这两片是完全隔绝的。
(引自俞允强《广义相对论引论》P119)
感想:这段话的感觉很像科幻小说。“完全隔绝”,有一种宿命的决绝与哀伤。
收获:
黑洞的热容是负的,也就是说:它吸收能量,结果是温度减低;它放出能量,温度升高。
如果黑洞的初始温度大于环境温度,它将通过辐射而放出热量,由于热容为负,它的温度会升高,从而它将继续辐射热量直到能量耗尽。
如果黑洞的初始温度小于环境温度,它将从环境吸收能量,由于热容为负,它的温度将降低,从而持续从环境中吸收热量。
如果单纯考虑热辐射,不考虑非热过程,那么黑洞演化的结局只有两个极端:完全消失或者越长越大。
(参考文献:俞允强《广义相对论引论》P127-P128)
感想:
黑洞真是一种神奇的存在。
一些自问自答:
为什么黑洞的热容为负呢?
这是由它的能量与温度的关系式得来的。它的能量与密度的关系式从何推来的呢?由Hawking的黑洞动力学第二定律(面积不减定理)与Berkenstein的熵与面积关系以及黑洞能量(质量)与态变量的热力学关系得来的。黑洞的面积如何算出来的呢?由Kerr-Newmann黑洞的视界半径。Kerr-Newmann黑洞的视界半径如何来的呢?由Kerr-Newmann度规。Kerr-Newmann度规是如何来的呢?它是Einstein场方程的一个轴对称解。Einstein场方程是如何来的呢?它来自Einstein的脑中(开个玩笑),它也来自在此之前很多人如Gauss,Minkowski,Riemann,Poincaré等的工作。把这个说清楚需要很长的篇幅,应该属于广义相对论早期的发展历史吧。
再扯回来,热容是物质的属性,所以它热容为负是因为它天生如此。为什么它天生如此呢?不知道,就像我不知道花儿为什么天生如此叶子为什么天生如此人为什么天生如此。
为什么为什么为什么?
问出为什么是不是就是科学的开始呢?然后寻找答案给出答案是科研?
2018.02.04补充:
和办公室的人交流了一下黑洞的性质。师兄问了一个问题:黑洞是如何辐射热量的?一下被问住了。wiki了一下radiation,链接到了Hawking radiation,与量子效应有关。又回到俞允强的书,发现在推导黑洞的热容之前,书中已经给出黑洞的辐射机制的说明了,现摘录如下:
1974年霍金指出,黑洞的辐射可以通过量子效应来实现。黑洞表面附近的真空涨落产生虚粒子对,当其中负能虚粒子通过隧道效应而进入黑洞,黑洞的能量将减少,同时其中的正能粒子可能向外穿出黑洞的外引力区,这相当于黑洞辐射了一个粒子。这种机制被称作霍金辐射。
这个插曲大概是告诉我独学而无友则孤陋寡闻?
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