在那里发散。第二是在 处有一个奇面,度规分量
在那里发散。经过一个时期的争论,终于弄清 处的奇面属于坐标奇异性,可以通过变换坐标消除。而 处的坐标属于时空内禀奇异性,时空曲率在那里发散,此奇点不可以通过坐标变换来消除。
处的奇面不具有真正的奇异性,该奇异可以通过坐标变换来消除,但是它仍然具有重要的物理意义。事实上,它就是黑洞的表面或黑洞的世界。在广义相对论中称为引力半径或史瓦西半径。
有趣的是,两种方法求出的黑洞半径一样。事实上按照现在正确的观点看,第一种推导犯了两处错误。首先,光子的能量应该是 而不是 ;第二,引力应该替换为时空弯曲的效应。而碰巧的是这两处错误的影响正好可以相互抵消,从而得出了正确的结论。
§ 1.3 黑洞的观测认证
自理论物理预言黑洞存在后,天文学上一直希望能够通过间接观测证实黑洞的存在。1963年人类首次发现类星体(Schmidt),1968年又发现脉冲星(Hewish),后被证实为中子星。我们知道,中子星是除黑洞以外的最为致密的天体,中子星的发现进一步让人们相信了黑洞的存在的可能性。
探测黑洞的存在需要利用双星系。所谓双星系是指由两颗恒星组成,由于引力作用而相互绕转的系统。天文学上观测到这样一类双星系统,即其中一颗星是正常的可见星,另一颗是不可见的暗星。我们通过观测暗星的引力对可见星的影响来证实暗星的存在。当双星系统离地球较近时,我们有可能直接测得两颗星绕转的轨道,从而得知暗星的质量。但这种情况是很少的,一般采用观测光谱变化的方法。根据多普勒效应,可见恒星绕伴星运行时,其光谱会发生周期性的蓝移和红移。文献综述
另一条探测黑洞的道路来自于对宇宙中X射线的观测。黑洞周围物质向黑洞下落时可达到极高的温度,产生数百万度甚至几亿度的高温,使电子以极高的速度闯入原子核,在核电场中受阻而产生X射线。虽然发出X射线的天体不一定就是黑洞,但黑洞周围如果有物质被吸入视界就一定会发出X射线。如果黑洞是双星系统中的一员(双星系统是指由于引力吸引而相互绕转的两颗恒星),与同伴又靠得很近,黑洞便有机会不断吸取同伴的物质,从而产生大量的X射线辐射。虽然X射线不是从黑洞视界内部发出的,但发出强劲X射线的地方,表明那里很可能存在黑洞。
由于地球大气对宇宙X射线的完全屏蔽,观测须在外层空间进行。自1970年,美国将第一颗能检测X射线的天文卫星送上轨道以来,人类对于宇宙中的 X射线源进行了较为细致的探测,其中有一些被确定为黑洞候选者。较为著名的有天鹅座X-1,SN 1979C,大麦哲伦云X-1等。其中天鹅座X-1是目前最具可能性的黑洞候选体,其于1970年被高空X射线探测火箭发现。用射电望远镜精密定位发现它的位置与一颗编号为HDE226868的恒星相对应,这颗恒星是一个高温蓝色超巨星,光谱分析表明它是一个双星系统的一员。在这颗蓝色超巨星附近有一颗看不见的伴星不断窃取它的物质,并急剧加热到1000万K的温度,发出强劲的X射线。经反复测定,不可见伴星的质量确定为 ,远远超过奥本海默极限,因而初步确定为一恒星级黑洞。另外,理论研究认为在我们所在星系银河系的中央,也存在一颗超大质量黑洞——银河系中心人马座A。事实上,目前的理论认为,在大星系中央都普遍存在一个超大质量黑洞。
第二章 Ads时空介绍
§ 2.1 场方程与宇宙常数项
为了说明Ads时空的结构,我们先来介绍下爱因斯坦场方程与宇宙项 。Einstein很早就将他的场方程用于宇宙学研究,他先是得出了一个膨胀的宇宙解,但是他认为宇宙应该是平直的,所以他人为的加入了一项宇宙学常数项,使得方程能得出平直的宇宙解。然而后来哈勃观测发现宇宙是在膨胀的,Einstein不得不去掉这个常数项,并宣称这是他“一生中犯的最大的错误”。然而在目前的研究中,科学家又重新引入了宇宙学常数项,这是因为发现了宇宙竟然在加速膨胀。这意味存在一种未知的作用在与引力抗衡,并且战胜了引力,目前物理学家将这种未知的反引力作用称为“暗能量”。所以和当初Einstein引入宇宙学常数不同,现在的宇宙学常数项代表了暗能量和暗物质项,是很有意义的,而不是仅仅为了满足个人观念的需要。 Ads时空中黑洞的稳定性(3):http://www.751com.cn/wuli/lunwen_75441.html