黑洞都有哪些演员?

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不请自来~ 首先,在广义相对论的框架下,不存在「黑洞」这个实体。从字面理解,黑洞是密度无限大、体积无极限的物体;但是,根据爱因斯坦方程,物体的质量密度和引力场的关系并不是线性的,不可能存在一个「无穷大的」质量密度的物体。 所以,严格来说,并不存在所谓的「黑洞」(没有说「黑洞」这个概念错的,我只是想说明,这里“黑洞”不是黑体)。 但是,我们可以通过计算得到一些特解,这些特解满足爱因斯坦方程,并且可以描述为一个具有边界(视界)的时空。这样得到的解一般称为「类黑洞」解。

1.宇宙学常数项 \Lambda >0 的特解——反德西特空间 最简单的例子就是 \Lambda>0 时,宇宙学常数项对爱因斯坦方程的扰动。这种扰动可以使方程有正的能量解,这样的解与\Lambda>0 时的真空解不一样,它有一个边界(视界)。这种类型的空间叫做反德西特空间。虽然它不是真正的黑洞解,但是和黑洞有一些类似的性质:边界上的时空点具有奇点(无穷大的时空曲率),而内部是平坦的。而且,边界上总的质量大于为构建该边界所需的物质的总质量。

2.静态宇宙解 一开始,人们发现爱因斯坦方程存在一种特殊的解:虽然它的形式是静态的(即,其中 t 是时间,而不是坐标),但是其内部的物质总质量可以允许无穷大的宇宙。这种特殊解的存在是由宇宙学常数造成的。 当宇宙学常数很小时,这种解是不存在的。当宇宙学常数较大时,这种解是可能存在的。

3.暴胀时期的解 另外,爱因斯坦方程也可以描述极早期宇宙,也就是“暴胀时期”的情况。在那时,宇宙由均匀且各向同性的(氢、氦等)高压、高温、高压、高密度所支配。爱因斯坦方程在那个时期有两个可能的解:一个是静态宇宙,另一个就是 霍金-罗杰斯解(Hawking-Rogers solution) 。 这个解描述了宇宙从一个极小的、几乎平的、几乎各向同性的、几乎完全充满物质的海洋逐步演化而来。在这个解中,宇宙的演化是由量子力学效应所主导的。

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