[S02] 094 四种黑洞与年轻的霍金

一、黑洞的几种形式

1、黑洞的各种属性的描述源自人们对场方程的解，采用不同的度规就会出现不同的解，就有不同的黑洞，但描述黑洞的那些属性只是计算结果中的预测，实际观测中目前并没有证据。

2、史瓦西黑洞利用史瓦西度规，是简单的质量均匀分布的球对称模型，它不随时间变化，视界面就是光线无法逃离的球面，物质进入后，黑洞外的人是看不到物质进入过程的，那个物质只会越来越暗。进入黑洞的物质自己会感觉到穿越视界面的过程。受到“潮汐力”进入视界面后时间和空间坐标会对调，所以物质一旦穿过视界面一定会向奇点走过去。视界面内部除了奇点，其余部分都是真空。

3、1916年Reissner和Nordstorm两位物理学家就在史瓦西度规的基础上增加了带电的情况，这个度规的解叫做R-N解，用他描述的黑洞叫做R-N黑洞，他的视界面分成内外两层，时空坐标对调只在内外视界面的夹层，内视界面里的奇点有无限大的排斥力，这里的时空坐标又变正常了。

4、克尔在1967年做了一个旋转的度规，用这个度规求出的场方程解叫做克尔解，他描述的黑洞叫做克尔黑洞，这个计算难度异常高，最早在会议上作报告时大部分物理学家没听懂。克尔黑洞没有奇点，而是一个奇环。

5、后来有物理学家纽曼在克尔的基础上又拓展了，旋转+带电的度规条件就出来了，在带电的克尔黑洞中计算结果是，奇环不完全局限在中心，会和无限红移面有接触。

6、20世纪70年代，物理学家们证明不管恒星在引力坍缩前是什么形状，质量如何分布，坍缩后只会留下3个信息，质量，自旋和电荷，其余一切特征都将消失。

7、而很多关于黑洞的描述都是动态的，那需要用一个新的理论，也就是霍金和彭罗斯的研究的成果。那种理论对随时间演化的黑洞有一些描述。

二、霍金的前半生

1、霍金在1942年1月8日出生，那天是伽利略逝世300周年纪念日。他在战火中出生在牛津，因为英德双方在轰炸中达成了协议，英国不轰炸哥廷根和海德堡，德国不轰炸牛津和剑桥。

2、霍金中学成绩不理想，全班排名从后往前数第20，好悬降级。高中最后一年对物理发生了兴趣，把牛津物理学当做目标。

3、大学时赶上教改，整个本科只考2次试，第一次入学，第二次毕业。所以平时学习不抓紧，直到毕业前一年查出进行性肌肉萎缩症才醒悟过来。

4、毕业笔试成绩介于一等和二等学位成绩之间需要再进行口试才能获得一等学位，而这是进入剑桥宇宙学的必要条件，口试中表现不错并利用剑桥与牛津的矛盾将了口试官一军。最终拿到一等学位。

5、但剑桥的霍伊尔不收他，只好投奔另一个广义相对论专家Sciama，这个导师习惯散养学生，要求博士生有较高的主动性，自己定研究方向，他只做辅助工作。

6、霍金在剑桥时插手了霍伊尔研究生的课题，并发现霍伊尔在稳恒态宇宙模型上的计算错误，结果在一次学术会议上霍伊尔做相关报道时突然站起来指出错误，让霍伊尔非常难堪，但最终霍金是对的，霍伊尔的模型中一个常数被证明是无穷大。

7、霍金之后和彭罗斯的合作为黑洞的动态演化理论奠定了基础。