克尔黑洞

克wenku.baidu.com黑洞简介
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。
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详细内容
• 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。
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。
• 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。
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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。