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【素材】各种科幻世界观理论

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「子空间」
子空间有多个意义,出现在不同领域。在数学上,子空间指的是维度小于全空间的部分空间。所谓空间,所指为带有一些特定性质的集合,是故子空间可以算是子集合。在科幻上,比如在星际旅行中的设定,是一种具有特殊性质的额外连续体,有别于寻常的(3+1)维时空连续体。这样的设定原先用意是想回避爱因斯坦所提相对论中的光速限制。
航天器如星舰利用曲速线圈(warp coil)产生子空间场(subspace field),当其呈现不对称蠕动形式并达到一定场强之后,会成为曲速场(warp field)。此时航行器会处在曲速泡(warp bubble)中而超光速的星际旅行可以达成,回避了物理上的光速限制。在星际奇旅设定中,透过子空间传达无线电频讯息(radio)则能以极高的超光速速度(曲速9.9997级=光速的198696倍)传递讯息;假设彼此距离不是极远,则近乎即时的星际通讯可以达成。但在广大的宇宙空间中,往往需要设置子空间讯息中继站(subspace raio relay)来加强讯号与加速传递。
子空间的另外主要用途是拿来减少惯性质量,出现在星际旅行第二代系列—星际旅行:下一代第三季电视系列剧“Déjà Q”中,用以减轻卫星惯性质量,使其容易被推动以改变轨道高度,避免逐渐下坠最后撞上行星而造成灾难。
「曲速」
曲速旅行(warp travel)是一种通过在压缩时空中航行的技术,其原理就是在运动物体周围利用反物质驱动的曲速引擎制造一个人工的曲力场(warp field),从而使物体能在这个扭曲的时空泡(warp bubble)中以几十倍于光速的速度移动。曲速(warp)就是衡量在这个时空泡里运动的物体的速度。
「冲量引擎」
冲量引擎(英文:Impulse drive或impulse engine),出现在科幻影视作品《星际旅行》中,做为太空船舰如联邦星舰的一项推进工具。使用这项推进装置仅能达到次光速(亚光速,< 1 c)的航行速度。星际舰队学院官校生利用冲量引擎在地球与土星间往返作为练习。
理论基础
冲量:冲量是描述力对物体作用的时间累积效应的物理量(矢量),用I表示。如果物体受恒力F,冲量I就是F和作用时间t的乘积。如果F的大小、方向是变动的,冲量I应用矢量积分运算。冲量通常用来求短暂过程(如撞击)中物体间的作用力,即由物体的动量增量和作用的时间而估算其作用力(冲力)。冲量的单位和动量相同,在国际单位制中为千克·米/秒。公式为:I=mv=Ft
冲量引擎的原理一说是透过核融合反应提供能量,然后透过牛顿力学的冲量原理,将高温、高压的反应后废气往后方排出,使船舰有著向前的动量。在联邦星舰上常加上子空间线圈的配合,减少船舰质量来提高推进的效率。
相似地,《银河飞龙技术手册》则指出冲量引擎是核融合引擎,其中融合反应器产生出来的电浆透过一巨大的磁线圈来推动船舰。形式上属于一种磁性电浆动力推进器(Magnetoplasmadynamic thruster)。使用上配合曲速引擎来改变船舰的相对论性质量,以达到中至高的次光速速度。另一方面,推进器(thruster)则接近高效率的化学反应火箭,用在需要高精准度的机动动作。
相似于冲量引擎的离子推进引擎则是自治联盟(Dominion)与艾肯尼亚人(Iconian)的星舰配备。
设计与使用冲量引擎有几项考量∶加速度以及相对论性的时间展长。在影集与电影设定中,惯性阻尼器补偿了过大加速度与过大的G力(根据等效原理),以免船舰上的人员生命堪虞。时间展长的问题则限制住最高航行速度能达到光速的多少分率。
既然船舰以冲量速度(次光速,虽然接近光速)航行,则船舰仍在正常时空连续体中,时间展长依旧适用。因此高相对论性速度通常会避免采用,除非事出紧急;通常上限为1/4光速。(相对的,曲速航行则不受时间展长效应影响。)
相似工具
现实中也有些研究计划正在进行,在一些星舰迷看来和冲量引擎极为相近。一些星舰迷认为冲量引擎实际上是离子推进引擎;另外的说法,冲量引擎也可以是核反应动力为基础的推进系统:
核反应引擎。
猎户座计划∶在太空航行器后方引爆核武器来加速之。
英国行星协会的戴达勒斯计划(Project Daedalus),将氘与氦3以射束(雷射或者中子束)引发融合,排出废气产生推力。
离子推进引擎利用电力来游离化燃料,燃料可以为汞或氙。利用高电场加速这些游离化气体以产生虽低但连续的推力。NASA的深太空(Deep Space)计划即为此系列。
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黑夜病颓,白昼染殇;罪恶发芽,血腥浇灌;杀戮葳蕤,死亡滋长;终成堕花,惨剧盛放。 


IP属地:广东来自Android客户端1楼2014-08-28 13:24回复
    此外,科学家认为物理学定律中的惯性、电子绕原子核运动的动力,可能也是由量子振动而来。若能想出办法克服惯性的作用,通过原子的运动汲取能量,太空旅行将不再是梦想。科学家乐观地相信,若假设正确,则5年内就可以制造出新型火箭与人造卫星,未来更有无尽的发展可能性。
    与宇宙学
    在物理宇宙学中,零点能量对于臆测为正值的宇宙常数提供了有意思的课题。简单说,若此能量真的存在,则其应当会施以重力。在广义相对论中,质量与能量等价;任何一者都会产生重力场。
    这种关系联结其中一个最明显的困难是真空的零点能量是大得荒谬。天真地说,它是无限大的。不过可以辩称说:普朗克尺度下的新物理会让它在那样的尺度下有个截止点(cut-off)。即便如此,仍会有相当大的零点能量使得时空有明显的弯曲,而与现实相矛盾。对于此情形,至今没有简单的解决办法,而将“理论上似乎相当大的空间零点能量”,以及“观测到宇宙常数为零或很小”这两个情形作调和,是理论物理学中的重要问题之一,而这也变为对于万有理论候选者评比的一项标准。


    IP属地:广东来自Android客户端5楼2014-08-28 13:35
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      血色我来啦


      8楼2014-08-28 13:57
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        新式曲速层级对应的速度表与消耗功率。白色是新式速度;铬黄色是消耗功率;图中另标有旧式曲速层级对应的速度表,以蓝绿色呈现。在后起的几部影集,奥田以旧制为基础设置了一项公式,但做出了几个重要的改变。For warp 1–9, 若w是曲速层级,s是以公里每秒计量的速率,而c表示光速,则无法解析 (Missing texvc executable; please see math/README to configure.): s(w) = w^{10 \over 3}c . 在曲速9级到曲速10级间的半开放区间,w的指数项快速地增加到无限大。如此,在奥田式尺度中,曲速以渐进线方式趋向曲速10级。这段区间并没有精确公式,因为在这一段所摘录到的速率是根据手绘曲线。然而在1995年,寇克瑞恩曲速力学进展奖(Cochrane Award for Advancements in Warp Mechanics)颁给了一位胜出者,其所提的曲速公式利用数学软件所产生来的曲线竟然和原始手绘曲线极度相符!
        下方为新式曲速层级(warp factor)和它们以公里每秒为计的大约值,以及几倍光速(c):
        曲速层级 几倍光速(c) 大约速度
        曲速1级 1 c 3.0x10^5 公里/秒
        曲速2级 10.079 c 3.0x10^6 公里/秒
        曲速3级 38.941 c 1.2x10^7 公里/秒
        曲速4级 101.59 c 3.0x10^7 公里/秒
        曲速5级 213.75 c 6.4x10^7 公里/秒
        曲速6级 392.50 c 1.2x10^8 公里/秒
        曲速7级 656.13 c 2.0x10^8 公里/秒
        曲速8级 1,024 c 3.1x10^8 公里/秒
        曲速9级 1,516.4 c 4.5x10^8 公里/秒
        曲速9.2级 1,649 c 4.9x10^8 公里/秒
        曲速9.6级 1,909 c 5.7x10^8 公里/秒
        曲速9.9级 3,053 c 9.2x10^8 公里/秒
        曲速9.9753级 6,000 c 1.8x10^9 公里/秒
        曲速9.99级 7,912 c 2.3x10^9 公里/秒
        曲速9.9999级 199,516 c 6.0x10^10 公里/秒
        Here is a table of the times it would take to cover a number of distances. Since warp 1 is c, the distances for warp 1 (in years) is the light year distance. Earth's solar system is approximately 1.2x1010 km wide, measured as the diameter of the Oort Cloud.
        曲速层级 几倍光速(c) 横越太阳系 到南门二 横越星区 横越联邦 横越本银河系 到仙女座银河系
        曲速1级 1 c 11小时 4.36年 20年 1,000年 100,000年 2,500,000年
        曲速2级 10.079 c 1小时 6个月 1年 100年 10,000年 200,000年
        曲速3级 38.941 c 17分钟 6周 6个月 25年 2,564年 51,000年
        曲速4级 101.59 c 6.5分钟 18天 2个月 10年 990年 19,800年
        曲速5级 213.75 c 3分钟 8.4天 34天 4.6年 467年 9,345年
        曲速6级 392.50 c 1.7分钟 4.6天 18.6天 2.5年 255年 5,102年   曲速7级 656.13 c 1分钟 2.8天 11.3天 1.52年 152年 3 048年
        曲速8级 1,024 c 38秒 1.7天 7.1天 1年 100年 1,953年
        曲速9级 1,516.4 c 26秒 1.2天 4.8天 8个月 66年 1,319年
        曲速9.2级 1,649 c 24秒 1.1天 4.4天 7个月 61年 1,217年
        曲速9.6级 1,909 c 20.7秒 23小时 3.8天 6个月 53年 1,051年
        曲速9.9级 3,053 c 13秒 14小时 2.4天 3.8个月 33.3年 660年
        曲速9.9753级 6,000 c 6.6秒 7.1小时 1.2天 1.9个月 16.9年 335年
        曲速9.99级 7,912 c 5秒 5.4小时 22小时 1.4个月 12.8年 254年
        曲速9.9999级199,516c 0.2秒 12.8分钟 52分钟 1.6天 6个月 10年
        后起的影集在遵守这些速度规范上做得比原始影集好;然而仍离「完美」这词甚远。《银河飞龙》的末后集数(例如"Descent")和这些规范相牴触,而《银河前哨》所提到的联邦星际舰队的战略操作(舰队移动)也是以奥田式尺度下不可能达到的速度在运作。《重返地球》虽然是以奥田尺度的基础作为前提,但在几回显着的例子,例如"Parallax"或"The 37's"这两集中,提到的曲速速度也和奥田标准相差甚远。
        ——————————
        我是迷宫里一只迷路的魈,谁来带我逃离这无尽的牢?
        我没有双脚,我不会微笑,把尸体当面包,用鲜血当酱料。
        你会怕我吗?怕我把你吃掉?
        不要怕,不要怕,我不会把你吃掉。
        因为你也没有双脚,因为你也不会微笑。
        因为是你给我面包,因为是你给我酱料
        ——因为只有你才能带我逃离这座无尽的牢。 


        IP属地:广东来自Android客户端10楼2014-08-28 14:04
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          曲速航行
          光速限制
          其实有关于真实世界的物体无法超过光速的看法是爱因斯坦出生时的那个年代人的想法。起因于有人发现到一个非常难解的现象: "无论物体运动的速度为何,所测到的光速值都是一致的。" 这是实验的结果,而不是有人事先提出解释这件事。只是这个实验结果太过于诡异,使得解释它的人众说纷纭。
          其中劳伦兹所提出的理论(事实上类似的理论也不是他先提出来的,更早提出理论的人反而因为是无名小卒而乏人理会)这个理论便是: "所有物体都会沿着运动方向缩小自身的距离,使得测到的光速值维持一致。" 并写下了劳伦兹转换式,可以精确计算出何种速度下物体缩小的距离,还有时钟变慢。当然这种说法有点吊诡,也有些无赖。有人的印象认为这就是 "相对论",那实在是差远了。爱因斯坦那时还只是一个无名小卒呢。
          其实爱因斯坦的相对论完全放弃了 "时间变慢" 与 "距离缩短" 的想法,而改以一个四度空间的模型来解释实验数据。解释得很帅,只是太多人对其有错误印象罢了。小弟以前也曾经想过时钟变慢的问题,那时小弟想,既然是相对运动,那就无所谓绝对运动,那又怎么会有静止的人时间不变,而运动中的时钟变慢呢。若按照相对运动来说,反而应该是双方都认为对方的时钟变慢了呢。
          不过有趣的是,以爱因斯坦的四度空间模型来看,还真的是会发生两个之间有运动差的物体,彼此观察对方的时钟,都认为对方时钟变慢的现象呢。小弟以前没实际推算过四度空间的运作方式,那天在 EXPLORE!探索频道上看科学的足迹4x(正确的集数忘了)节目时,它演绎了一遍四度空间模型,真是棒透了。所有的物理理论,模型,都是为了解释真实世界上所发生的现象。然而差强人意的是,往往解释了一边,另一边就出现了矛盾。感觉上就好像是地毯上破了一个洞,想找块合适的布料填补上去。但因布料剪得形状不恰当,结果试图将布料放进去时,这边放得进去,结果另一边就塞不下了。
          在爱因斯坦之前,也有许多人曾经对光速恒值的现象加以说明,包括时间变慢与距离变短等,但这些理论总是像形状不合格的布料,无法完全填补传统理论上的漏洞,反而闹出更多的笑话。
          但是小弟必须再强调的是,爱因斯坦的相对论完全放弃了 "时间变慢" 与 "距离缩短" 的想法。他的想法是,运动中的物体,其时间轴会沿着运动方向倾斜过去。也就是说,它有自己的时间轴。再换句话说,所有的物体都有自己的时间轴,由于时间轴的倾斜,所以观察其它物体时才会认为对方时间变慢,距离变短。
          因为在真实世界里,若单靠推进动力加速物体,如果依传统牛顿力学来看,其速度会越来越快,然后突破光速。然而新一代的科学家则认为当物体速度接近光速时(从别人的眼光看来),其质量会增加(当然还是从别人的眼光看来),距离会缩短(还是另外一个观察者的看法),使其永远无法突破光速。 但爱因斯坦的四度空间则是达光速的物体,其时间轴倾斜至与行进方向相平行,也是一个不合理的现象,所以理论上依然有光速限制的部份。
          何谓 warp 10
          记得transwarp不是用warp factor来计算的,曲速十级的 >定义是瞬间达到空间中任何一点,也就是"无意义".
          只是有一点要说明的是 trans-warp 不等于 warp10。 warp 10 是速度破表(实体同时存在于宇宙球面上的每一点)而 trans-warp 与传统的 warp-device都是让 starship 以曲速航行的装置(或者称之...技术)像 borg 所使用 trans-warp 飙起来,速度就比 starfleet 的 warp 快了二十几倍,但以速度对照表来看,还是在曲速 9.???...上,并没有到 warp 10,也没有 voyager 到 warp 10时发生的那一切。 不过有趣的是,在 TNG 里(enterprise 吸入一个生物内撞毁 1 次后时光倒流六小时的那集)似乎是设定当超越warp 10 后(也就是 warp 11,warp 12...),时间就可以倒流。(那集 Riker 有提到)但 voyager 那集似乎又设定成在 warp 10 时,便已经打破线性时间的限制... (voyager上的船员超速进化与退化,幅度超过数百万年)小弟就不晓得以后 paramount 要如何设定这些关系了。
          另外,在 tng 里也有几集因为各种特殊原因 enterprise飙到速度破表(是不是 warp 10 不敢下断言)的。 trans-warp,小弟倒不认为那是最后的解答。不过可以确定的是,voyager 那集所使用的 transwarp与 borg 所用的 transwarp 一定有着关键性上的不同吧。
          曲速航行中的物体是否会撞上现行空间上的物体?
          会。所以以曲速冲向恒星、黑洞,或任何够份量的东东, 当然是会死得很惨惨惨...。不过一般设定航线时会绕开这些东西;像彗星这样的移动物体,有偏导仪来帮助。
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          我是迷宫里一只迷路的魈,谁来带我逃离这无尽的牢?
          我没有双脚,我不会微笑,把尸体当面包,用鲜血当酱料。
          你会怕我吗?怕我把你吃掉?
          不要怕,不要怕,我不会把你吃掉。
          因为你也没有双脚,因为你也不会微笑。
          因为是你给我面包,因为是你给我酱料
          ——因为只有你才能带我逃离这座无尽的牢。 


          IP属地:广东来自Android客户端12楼2014-08-28 14:05
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            同样欢迎各位补充0w0,但是尽量区分武器资料和世界观理论-v-
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            我是迷宫里一只迷路的魈,谁来带我逃离这无尽的牢?
            我没有双脚,我不会微笑,把尸体当面包,用鲜血当酱料。
            你会怕我吗?怕我把你吃掉?
            不要怕,不要怕,我不会把你吃掉。
            因为你也没有双脚,因为你也不会微笑。
            因为是你给我面包,因为是你给我酱料
            ——因为只有你才能带我逃离这座无尽的牢。 


            IP属地:广东来自Android客户端13楼2014-08-28 14:37
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              【潮汐力】
              是万有引力的效果使得潮汐发生。它源于在一个星体的直径上各点的引力场不相等。
              当引力源对物体产生力的作用时,由于物体上各点到引力源距离不等 所以受到引力大小不同 从而产生引力差,对物体产生撕扯效果,这种引力差就是潮汐力。
              一艘飞船飞向一个天体,因为飞船头部距离天体比较近,因此受到的引力比较大,而尾部距离天体比较远,受到的引力比较小。飞船头部、尾部所受引力大小不同,会对飞船本身产生撕扯的拉力,这个拉力就是潮汐力。
              中文名:潮汐力
              外文名:tidal force
              名词领域:天体力学
              产生原因:各点引力大小不同产生的引力差

              定义
              当一个天体甲受到天体乙的引力的影响,力场在甲面对乙跟背向乙的表面的作用,有很大差异。这使得甲出现很大应变,甚至会化成碎片(参见洛希极限)。除非引力场完全相等,否则这些应变还是会出现。
              潮汐力会改变天体的形状而不改变其体积。地球的每部分都受到月球的引力影响而加速,在地球的观察者因此看到海洋内的水不断重新分布。
              当天体受潮汐力而自转,内部摩擦力会令其旋转动能化为内能,内能继而转成热。若天体相当接近系统内质量最大的天体,自转的天体便会以同一面朝质量最大的天体公转,即潮汐锁定,例如月球和地球。
              在日常生活中 潮汐力很难被察觉出来 但是一旦处在一个强引力场中 这种效果将会非常明显(比如黑洞附近)
              有人认为可以通过黑洞进入时空隧道 但你在靠近黑洞的时候 强大的潮汐力就足以将你撕成碎片
              潮汐力就是万有引力的微小差别所引起的作用。更严格地说,是万有引力与惯性离心力的差值。
              对于月球与地球的关系而言,月球对于地球表面的不同地点的引力是有差别的。这个差别导致了地球上的不同地点向月球有不同的降落速度,于是地球因此发生了变形,由正球体变成了长球体(在地月连线的方向被拉长)。又加之地球的自转和月球的公转,因此,地球上的海水就发生了周期性的升降现象
              关于潮汐力产生的原因有人提出了新的观点,内容摘要如下: 地球既进行自转又进行公转,并且自转和公转的方向相同,那么地球面向太阳的部分绕太阳运动的速度就是公转速度减去自转速度,速度变小,离心力变小,太阳对它的吸引力大于它绕太阳运动的离心力,所以会隆起;地球背离太阳的部分绕太阳运动的速度是公转速度加上自转速度,速度变大,离心力变大,它绕太阳运动的离心力大于太阳对它的吸引力,所以也会隆起,这就形成了太阳潮。
              由于月亮的存在,地月质心偏离了地球中心,地月质心对地球上的物质来说犹如椭圆轨道的一个焦点,地球在自转时地球和月亮的共同作用迫使地球上的物质向椭圆轨道发展,所以在地球面向月亮和背离月亮的部分都会隆起,这就形成了太阴潮。
              完整内容请参看扩展阅读中的《潮汐力的本质》
              差别
              潮汐力是广义相对论中等效原理中真实引力场和非惯性系的重要差别之一。
              研究
              科学家通过哈勃太空望远镜已经发现了被物质“污染”的两颗白矮星,种种迹象表明,这些恒星可能存在粉碎行星的物质,处于其周围的小行星会被巨大的潮汐力击碎。科学家介绍,当恒星耗尽所有氢燃料,从一颗红巨星变成被炸得四分五裂的。
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              继承遗志者们的公仪(アシェイト)
              视为十六种族的同意(アッシェント)
              基于唯一神之座(アシェンテ)而奠定的『十条盟约』
              ——【向盟约起誓(アッシェンテ)】——!! 


              IP属地:广东来自Android客户端16楼2014-11-30 20:09
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                _(:_」∠)_容我背两篇默默的装个逼


                来自Android客户端19楼2015-02-12 20:05
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                  【克尔黑洞】
                  克尔黑洞是指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,通俗地讲,就是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(物体移动的最大速度为光速)。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。
                  中文名
                  克尔黑洞
                  外文名
                  Kerr black holes
                  提出者
                  RoyKerr
                  提出时间
                  1962年
                  应用学科
                  天文学
                  【1.原理】
                  克尔黑洞
                  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。这个理论发现有着重要的天文学意义,其价值不亚于一种新基本粒子的发现。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。[1]
                  所有恒星都在自转,因而就不是严格球形的,而是在两极处稍稍变化,于是一颗真实恒星的引力坍缩就不能由球对称的史瓦西解来精确地描述。实际上,恒星周围时空的几何将由于引力波的产生而变得相当复杂。
                  为什么引力波会扰乱几何呢?道理很简单:所有运动物质(例如一颗转动恒星)的引力场都随时间变化。因此,由引力造成的时空弯曲在每个时刻都会变化,以反映新的物质构造。这种再调节像一种“皱纹”,以光速在背景几何中传播。
                  球对称性最差的坍缩恒星发出最多的引力波。一旦视界形成,恒星坍缩成了黑洞,情况则立即简化。在视界形成的瞬间,其形状可能仍不规则,并表现出剧烈的振动,但在不到1秒钟之内引力波会抹去所有的不规则性。于是视界停止振动并成为单一的平滑的形状,即一个两极因离心力而变扁平的椭球面。
                  这就是为什么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,后者表征恒星的转动,类似于基本粒子的自旋。
                  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。别小看这个旋转,在黑洞强大的引力下,不仅仅要考虑旋转引起的离心现象,还要考虑黑洞对外部时空的拖曳、对内部时空的扰动,以及相应的黑洞结构的改变和从而产生的影响。因此,克尔黑洞的结构比史瓦西黑洞复杂了许多。[2]
                  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。在外视界和静止界面之间,有一个相对十分广阔的区域,叫“能层”。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。[2]
                  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。
                  性质:另外它还有一个重要性质:我们可以从中提取能量。这听起来有些不可思议,因为我们都认为黑洞是一毛不拔的吝啬鬼。
                  这里的奥秘在于克尔黑洞有能层,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。不过,黑洞也不吃亏,它虽然失去了转动能,但是得到了一大块物质。黑洞并不在乎转动能,它在乎的是视界的面积。黑洞进行的任何活动都保持视界面积只增加不减少,上述过程能够使视界面积增加,所以能够进行。
                  分类:在黑洞的热动力学方面,黄金比例起着意想不到的作用。通常可将黑洞分为两类:不旋转的(角动量为0)和旋转的,旋转的黑洞被称为“克尔黑洞”。克尔黑洞又以两种状态存在:一种是当它们丧失能量时被加热;另一种则是被冷却。这两种状态还会相互转化,而转化的条件只有在其质量的平方与角动量的平方之比为“黄金比例”时才成立。
                  【2.研究】
                  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。[3]
                  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。[3]
                  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。[3]
                  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。[3]
                  【3.应用】
                  研究人员借由图像分析,在克尔黑洞环境中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。[3]
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                  IP属地:广东20楼2015-02-14 19:27
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                    这玩意也上去顶个数吧……


                    IP属地:广东来自Android客户端26楼2016-05-27 20:44
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