黑洞無毛定理——黑洞的分類

2020-12-06 百家號

黑洞無毛定理又稱三毛定理。說的是所有進入黑洞的物質都會丟失所有信息,只剩下質量、電荷和角動量三個物理量,其餘所有信息都不復存在。

黑洞

也就是你不會知道掉進去的是一個男人還是一個女人,甚至不知道掉進去的是一隻羊還是一塊石頭,你也不會知道倒進去的是一杯冰水還是一杯開水,甚至你都不知道進去的是一個氫原子還是一個中子。再說過極端的:你不會知道進去的是有一個人還是一堆光子。

因為這一切東西進入黑洞後,剩下的只有質量、電荷、角動量三個量,其餘諸如元素構成、物質溫度、甚至是物質還是輻射這樣的信息都不會保留。

質量:一堆金子和一堆相同質量的垃圾掉進去的後結果是一樣的。甚至一堆金子和一堆通過質能方程換算質量相同的光子掉進去的結果都是一樣一樣的。

電荷:一堆不帶電中性粒子和一堆互為反物質的等量帶電粒子和一堆中性原子掉進去的結果是一樣一樣的。

角動量:一個轉動著的球直直掉進去跟一個不轉動的球以特定角度掉進去的結果是一樣一樣的。

所有的黑洞,我們只能以質量、電荷和角動量這三個物理量來區分。比如我們現在所知道的黑洞主要分下面這幾類:

以質量分:

原初黑洞——又叫太初黑洞,宇宙大爆炸初期形成的質量遠小於自然坍縮形成的迷你黑洞。

恆星級黑洞——通過恆星演化坍縮自然形成的黑洞。

大質量黑洞——通過恆星演化不能直接形成,而是通過大量吸收物質和互相合併形成的大質量黑洞。質量黑洞——這個就沒譜了,像星系中心黑洞這樣的動不動幾百萬上億倍太陽質量的黑洞,只能通過在高密度區域長時間吸收物質才能達到。

星系級超大質量黑洞

以電荷和角動量分:

史瓦西黑洞——不自轉不帶電的黑洞。

克爾黑洞——自轉不帶電的黑洞。

克爾-紐曼黑洞——自轉帶電的黑洞。

R.N.黑洞——不自轉帶電的黑洞 。

正在吸收物質的高速自轉黑洞

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    本文參加百家號#科學了不起#系列徵文賽霍金「黑洞無毛定理」將被推翻?由於黑洞傾向於「吸收」周圍的一切(比如光都無法逃脫),即使是最小的黑洞也不會洩露關於它們的起源或歷史線索。這一令人沮喪的事實促使科學家們在20世紀60年代宣稱黑洞「沒有毛」,其意思是,黑洞幾乎沒有區分彼此的特徵。現在,新的計算表明:一些黑洞可以生長出毛,但不能保持很長時間。根據這項新的研究,以接近(但不完全)最大旋轉可能速度旋轉的黑洞顯示出一些獨特性質。但這些性質在黑洞變得「光禿禿(無毛)」之前不會持續很長時間,並且變得無法與同類的其他黑洞區分開來。
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