黑洞的“解剖学”

 1915年,36岁的爱因斯坦创立了广义相对论.我们不妨说,这种关于时空与引力的崭新理论的精髓乃是:物质告诉其周围的时空如何弯曲;弯曲的时空则告诉其中的物质如何运动.这两句话的前一句说的是:在离任何质量(即引力源)都极其遥远的地方,时空是平坦的;但当你趋近一个大质量的物体(即强引力源)时,你就会发现那里的时空曲率在逐渐增大,引力场越强,时空的弯曲也越显著.第二句话说的是:在弯曲的时空中,物体总是沿着有可能遵循的各种路径中的最短者运行,犹如在平坦时空中物体永远沿直线行进一般.     

黑洞

 自从宇宙原初火球发生大爆作以来,两百亿年过去了,宇宙间的万事万物,都在不停地发生着变化.而唯一不变的,就是时空的拓扑结构.在我们的时空拓扑的框架之内,大质量星体演化的最终产物之一,就是黑洞的形成.现代广义相对论理论预言,黑洞将大量地存在于我们的宇宙之中.所以,我们说黑洞不仅是天体物理学家的研究对象,而且是一些科幻小说家的热门话题.     

反应扩散系统中时空斑图研究

时空斑图广泛地存在于反应扩散系统中,在延展的布鲁塞尔振子模型中,一维的时空斑图已经被研究过.本文中,我们对布鲁塞尔振子模型进行线性稳定性分析,模拟出两维的时空斑图,进一步阐明斑图形成的机制,形成斑图的机制是由于霍普夫失稳、短波失稳和图灵失稳以及它们之间的相互作用.当系统处于非平衡状态下,布鲁塞尔振子模型可以得到有序的时空斑图.?     

从力学相对性原理推导特殊相对论力学

讨论力学相对性原理,一般称为伽利略相对性原理,满足伽利略相对性原理的时空变换式称为伽利略变换式。有人分析伽利略变换式,认为其中有未经证实的关于时间与空间的绝对性的假定。其实我们得到伽利略变换式时是否一定要时空绝对性的假定,是要看我们用怎样的角度来看问题的;如果我们肯定牛顿力学的全部原则都是确切无疑的(例如质量是不随速度而改变),那末要满足力学相对性原理的时空坐标变换,必     

物理学时空观必须变革

《物理》杂志年来发表了不少关于相对论讨论的文章,对这些文章的观点,我们认为存在着下述问题:　1.所谓相对论问题,实质应是时空观的问题,如果眼光仅局于突破相对论或光速不变的圈子,这样就难以认清当前发展物理学时空观所需抓的主要矛盾是什么. 2.要使讨论不致脱离物理学实际,必须首先弄清现有时空观与实践是否存在尖锐的矛盾,矛盾又是什么。 3. 我们认为,主要矛盾不在于光速及狭义相对论;现在的物理学基本概念(包括物质和时空的观念)与实验的冲突在于我们碰到了物质时空的另一个层次,而理论则与此脱节.因此,现在时空观念应被推翻的是时空…     

在ILC上用γγ→Z过程检验非对易时空标度

讨论关于在ILC用γγ到Z过程检验非对易时空能标(原文发在hep-ph/0604115). 在通常时空量子场论中, 由杨氏定理可知一个自旋为1的粒子不可能衰变为两个光子. 但在非对易时空中此过程是允许的. 因此这个过程能作为检验非对易时空的工具. ILC的光子对撞模式能实现这个过程. 如果总亮度能达到500fb^－1, 我们证明对Gamma (Z to gamma gamma)宽度的测量精度将比现有限制(<5.2×10^－5GeV)好3—4个数量级. 对非对易时空能标的检测可高达几个TeV.     

Einstein-Bumblebee引力理论中的Kerr-Sen-like黑洞玻色子隧穿辐射

Lorentz-breaking理论不仅对弯曲时空背景有影响,而且对于在弯曲时空中的玻色子和费米子的动力学方程都有一定的修正.因此,我们需要在不同的黑洞时空中对玻色子和费米子的量子隧穿辐射进行适当的修正.从而得到经过Lorentz-breaking理论修正后的黑洞Hawking温度等物理量的新表达式及其物理意义.本文根据Einstein-Bumblebee引力理论中得到的Kerr-Sen-like (KSL)黑洞时空度规,在标量场作用量中引入aether-like场矢量修正项和弯曲时空中的d’Alembert算符并应用弯曲时空中的变分原理,研究了此时空度规中的Lorentz-breaking修正项及KSL时空中自旋为零的含有Lorentz-breaking修正项的玻色子动力学方程的新形式.通过正确选择与KSL时空度规相对应的aether-like场矢量,求解修正的玻色子动力学方程,得到了修正的量子隧穿率,并在此基础上研究了含有Lorentz-breaking修正项的此黑洞的Hawking温度和Bekenstein-Hawking熵.此外,还研究了Lorentz-breaking效应对玻...     

《相对论、宇宙与时空》连载(12)——时空隧道与奇性疑难

1 连接宇宙的虫洞--时空隧道 相对论和量子论告诉我们,原始的宇宙诞生于虚无飘渺之中.在最初的10-43s之内,宇宙处于一片混乱的"混沌"状态,分不清上和下、左和右、先和后,或者说分不清时间和空间.宇宙就像一锅沸腾的稀粥,充满了时空泡沫[1-4].     

正确的物理时空理论是从哪里来的?

恩格斯教导我们:“一切存在的基本形式是空间和时间”1).时间是物质运动的持续性和顺序性,空间是物质具有的广延性和它的位置关系.时间、空间是和运动着的物质不可分割的.列宁还教导我们:“唯物主义既然承认客观实在即运动着的物质不依赖于我们的意识而存在,也就必然要承认时间和空间的客观实在性”2).必须“坚决而肯定地承认我们的发展着的时空概念反映着客观实在的时间和空间”,“承认它们在这里也和在一般场合一样接近于客观真理”3).我们必须以革命导师的这些教导为指针来对待从牛顿到爱因斯坦的时空理论. 人们在生产斗争和科学实验的实…     

黑洞的“解剖学”

1915年,36岁的爱因斯坦创立了广义相对论。我们不妨说,这种关于时空与引力的崭新理论的精髓乃是:     

Kerr-Newman-De Sitter时空中的Dirac方程的退耦和分离变量

本文给出了Kerr-Newman-De Sitter时空中的Dirac方程的退耦和分离变量,并在Kerr-Newman-De Sitter时空的视界附近通过适当的变换找到了静止质量不为零的Dirac方程的有物理意义的解,导出了Hawking热谱公式,从而解决了Dirac粒子在Kerr-Newman-De Sitter黑洞背景下的Hawking蒸发问题。 关键词：     

Scalar Flat Metrics of Eguchi-Hanson Type

We use a new method to construct a class of asymptotically locally flat, scalar flat metrics. These metrics were constructed via algebraic geometry method by LeBrun before and provide counterexamples to the generalized positive action conjecture of Hawking and Pope.     

Dirac粒子的Hawking蒸发

在Kerr背景时空中求解Dirac方程是一个长期没有解决的问题。1976年Chandrasekhar成功地找到了Kerr背景时空中静止质量不为零的Dirac方程的退耦和分离变量的量子方程。本文在此基础上,在近似极端Kerr黑洞的事件视界附近找到了静止质量不为零的Dirac方程的解,并成功地导出了Hawking热谱公式,从而解决了Dirac粒子在Kerr黑洞的Hawking蒸发问题。 关键词：     

Scalar Flat Metrics of Eguchi- Hanson Type

We use a new method to construct a class of asymptotically locally flat, scalar flat metrics. These metrics were constructed via algebraic geometry method by LeBrun before and provide counterexamples to the generalized positive action conjecture of Hawking and Pope.     

Information is not lost in the evaporation of 2D black holes

We analyze Hawking evaporation of the Callan-Giddings-Harvey-Strominger black holes from a quantum geometry perspective and show that information is not lost, primarily because the quantum space-time is sufficiently larger than the classical. Using suitable approximations to extract physics from quantum space-times we establish that (i) the future null infinity of the quantum space-time is sufficiently long for the past vacuum to evolve to a pure state in the future, (ii) this state has a finite norm in the future Fock space, and (iii) all the information comes out at future infinity; there are no remnants.     

Addendum: Hawking Radiation of Photons in a Variable-Mass Kerr Black Hole

Hawking evaporation of photons in a variable-mass Kerr space-time is investigated by using a method of the generalized tortoise coordinate transformation. The blackbody radiant spectrum of photons displays a new spin-rotation coupling effect obviously dependent on different helicity states of photons.     

一般Kerr-Newman黑洞的Dirac粒子的Hawking蒸发

本文把极端Kerr-Newman黑洞的Dirac粒子的Hawking蒸发问题推广到一般Kerr-Newman黑洞,并在黑洞的视界附近通过适当的变换找到了静止质量不为零的Dirac方程的有物理意义的解,导出了Hawking热谱公式,从而解决了Dirac粒子在一般Kerr-Newman黑洞背景下的Hawking蒸发问题。 关键词：     

Null Surface Quantization and Quantum Field Theory in Asymptotically Flat Space-Time

A quantum theory of the free scalar, electromagnetic and gravitational fields in a curved asymptotically flat space-time is developed. It is shown that the Penrose conformal technique makes it possible to reformulate the null infinity quantization as a problem of the quantization on the proper null surface in the corresponding Penrose space. The Schwinger dynamical principle is exploited to derive the corresponding null surface commutation relations. The general covariant and gauge-independent form of the commutation relations is also given. The existence of the asymptotic symmetry (BMS) group in the asymptotically flat space-time is used to define uniquely the “in” and “out” vacuum states. The explicit expressions for the S-matrix operator and for the S-matrix elements in the asymptotically simple space-time are given. The functional integration method is used to find the expression for the density matrix describing the observations at ∮+ in the weakly asymptotically simple space-time when the information loss due to the event horizons or the existence of bare singularities is possible. The application of the developed approach to the problem of quantum evaporation of black holes (Hawking effect) is briefly discussed.     

Fermions tunnelling from the rotating 5-D Myers–Perry black hole

Recent researches on the Hawking radiation of black holes show that the Hawking temperature can be obtained by fermion tunnelling method. In this paper, we extend this method to a 5-D space-time and view the Hawking radiation of the Myers–Perry black hole with two independent angular momenta. As a result, the Hawking temperature is obtained, which is the same as that obtained by other methods.     

Accretion,primordial black holes and standard cosmology

Primordial black holes evaporate due to Hawking radiation. We find that the evaporation times of primordial black holes increase when accretion of radiation is included. Thus, depending on accretion efficiency, more primordial black holes are existing today, which strengthens the conjecture that the primordial black holes are the proper candidates for dark matter.