[时事资讯] 克尔黑洞细解

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起初我和很多网友一样并不知道什么是克尔黑洞，直到前几天我无意中看到一篇几年前关于克尔黑洞的报道，报道上说美国华盛顿大学的物理学家协同法国学者成功模拟出克尔黑洞图像。与其复杂的理论模型不同，该图像令人惊讶的简单。这项成果不但有助于更好地理解克尔黑洞的构造与转动黑洞的引力场，还可将理论假说和图像相比较，促进理论的进一步完善。

其实看到这里我们还是没有看到到底什么是克尔黑洞，那我们不妨耐着性子继续往下来看看说不定会有我们想要的答案。

由于所有恒星都自转，其形状必不能成为严格的球形，因此亦不能由球对称的理论来描述。1963年，新西兰物理学家罗伊-克尔得到了能描述不带电旋转恒星的爱因斯坦引力场方程的解，这一理论对于天文学的意义，不亚于一种新基本粒子的发现，因他之名由这类恒星坍缩形成的黑洞就叫克尔黑洞。换句话说的通俗点就是克尔黑洞其实就是有旋转、无电荷的黑洞，我不知道各位网友是否同意这样的说法。

克尔黑洞以恒常速度旋转，根据爱因斯坦引力场方程，一颗规缩成黑洞的转动恒星的引力场会最终达到一个平衡状态，这个状态只依赖于两个参量，即质量和角动量，后者代表恒星的旋转的速度，类似于基本粒子的自旋。原文地址：http://www.ufo-1.cn/article/201508/347.htm

一直以来这类带有角动量的黑洞，被称之为自然界最完美的物体之一，其相关的守恒定律与理论假说在问世40年后仍然神秘莫测。

而今模拟图显示：克尔黑洞首先是轴对称的，即绕对称轴转动，作短程线运动的试验粒子其能量是守恒的；同时其绕对称轴的角动量分量也守恒。另外其还允许试验粒子遵循第三个守恒定律；而在克尔黑洞中，所有的数理方程，包括支配引力波传播的一些方程，都可以分离变量，因而得到明确的解。

研究人员可借由图像分析，在克尔黑洞环境中如何依据广义相对论来描述小质量黑洞绕大质量黑洞进行旋转的动作。同时虽说图像的建立由理论模型而来，但研究人员仍希望，可视化的成果亦能对引力波天文学领域的理论起到或修正或补充的作用。

克尔黑洞，是不随时间变化的绕轴转动的轴对称黑洞。 这类黑洞的中心是一个奇环，有内、外两个视界。内视界为黑洞奇异性的界限，而外视界则为不可逃脱的界限。这就意 味，一旦你落入外视界，你不会立即被黑洞的种种奇异性摧 毁，但此时你将会不可避免地落入内视界。

两界面仅在两极 处相切，除去两视界外，克尔黑洞的最外围还有一个界限称为静 止界限（简称静界）或无限红移面。静界产生于克尔黑洞的 参考系拖拽效应，即克尔黑洞旋转时拖动着周围的时空一起 转动。可以理解为在静界处时空的“旋转速度”等于光速， 这就意味着静界内的飞船无论如何不能保持相对静止。

静界并非克尔黑洞的真正界限，因为进入静界后仍然可以逃离。 静界和视界之间的夹层称为能层。克尔黑洞可能与白洞连接， 因此，进入克尔黑洞的物体只要不撞在奇环上就有可能从白洞出来。

上面我们也说到了克尔黑洞是爱因斯坦场方程预言下的一类带有角动量的黑 洞，是二种旋转黑洞中的一种。爱因斯坦方程有一个只依 赖于这两个参量的精确解。这个解由新西兰物理学家罗 伊· 克尔(RoyKerr)于1962年得到，描述的是转动黑洞的引 力场。克尔在史瓦西解的基础上，让这个黑洞模型旋转起来，从 而得到了克尔解所描述的黑洞。

相比于静态的史瓦西黑洞，克尔黑洞更接近于实际物理上 的黑洞，因为大多数恒星都具有一定的自转角动量，当它 们坍缩成黑洞时仍然会保留部分角动量。

在克尔黑洞的最外层，由于旋转会产生对周围时空的拖曳 效应（伦斯——梯林效应），存在着一个判断物体是否可 以静止于时空中的静止界面。静止界面外的物体，可以通 过推进器等装置在被拖曳的时空旋涡中相对于极远处的观 测者静止不动，而在静止界面内，可以断定，物体一定会 被黑洞的强大引力拖动，开始旋转。

在这个界面内部，和史瓦西黑洞一样存在着视界，但是要比史瓦西视界更加复杂，因为在这里，视界分为两个：内视界和外视界。

外视界是物体能否与外界通讯的分界面，而内视界是奇点的奇 异性质能否影响外界的分界面。也就是说，进入外视界的 物体，必定会被吸入奇点，然后被摧毁，但是还可以在达 到内视界以前享受一段相对“安宁”的日子，而一旦进入 了内视界，那么任何物体都会在内视界中奇点奇异性质的 面前屈服，在达到奇点以前便被摧残殆尽。

在能层中蕴藏着黑洞旋转时的旋转能。从理论上，可以在 静止界面外建立一个空间站，然后利用抛物投射来提取黑 洞的旋转能，得到几乎无穷尽的能源。此外，在能层中， 由于黑洞旋转带来的拖曳会将时空撕裂，从而产生穿越时空的虫洞。

在内视界内部，和史瓦西黑洞一样有一个奇异性质汇 聚的地方，但是不像史瓦西黑洞那样是一个奇点，而是一 个独特的奇异环，一个充满了量子效应奇异性质的面，安 静地平躺在黑洞赤道面上。要注意的是，史瓦西几何描述的是一个球形物体的引 力场，不论该物体是否处于静止，而克尔几何描述的只是 一个最后的平衡态，它只适用于视界已经形成和所有的畸 形都已被引力波扫除之后，而不能用于转动恒星的实际坍 缩过程。

克尔黑洞的奥秘在于能层，意思就是能够从中提取能 量的一层。克尔黑洞的能量组成有两部分：质量对应的引 力能和转动对应的转动能。我们所能提取的是转动能。

提取方法：派飞船进入能层，然后朝黑洞转动方向的反方向扔下 一个重物，然后快速离去。这个过程会使黑洞转动的角动量降低， 减少的部分转移到飞船上，另外，转动量也降低， 这部分能量也转移到了飞船上，这就从黑洞中提取了能量。

也许网友会问克尔黑洞为什么会有两个视界，史瓦西黑洞为什么只有一个，其实小编认为那并不是两个视界面。应该说这其中一个叫事件视界，一个叫无限红移面。其实每个黑洞都有这两个面，但由于史瓦西黑洞是死亡的黑洞，它失去了旋转，致使这两个面重合了，当然这只是小编个人观点，也许随着科学的进步关于克尔黑洞会给更好更全面的解释。