《物理黑洞疑难》PPT课件

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1、黑洞疑难Ⅰ信息疑难（与热力学第二定律有关）Ⅱ奇点疑难（可能与热力学第三定律有关）Ⅲ动力学黑洞（霍金辐射产生自何处？）Ⅳ时间度量（可能与热力学第零定律有关）Ⅰ黑洞信息疑难1、无毛定理（1967）2、霍金热辐射——量子效应（1974）3、打赌（1997）4、霍金的新观点（2004）5、对霍金新观点及信息守恒的质疑（＊张靖仪与赵峥获Thomson中国卓越研究奖文章探讨此问题）http://www.jut18.com/整理发布1、无毛定理（1967）对洞外观测者来说，坍缩进黑洞的所有物质的信息（毛）全部丢失，只有总质量、总角动量和总电荷除外。只剩三根毛：M,J,Q失去的信息永远保留在

2、黑洞内部2、Hawking热辐射——量子效应（1974）考虑量子隧道效应，黑洞会以精确的黑体谱进行热辐射，不带出任何信息。黑洞将“蒸发”干净，洞内信息全部从宇宙中消失。信息的丢失意味着，形成黑洞的量子纯态全部衰变成混合态。这将导致熵大量增加轻子数、重子数等守恒定律破缺。量子引力不具有幺正性。3、打赌（1997）S.W.HawkingJohnPreskillKipThorne黑洞中的信息不会失黑洞中的信息失去了。去，一定会以某种机（信息不守恒）制跑出来。（信息守恒）2004年7月21日S.W.Hawking：我输了K.Thorne：没有输J.Preskill：没有听懂我为什么赢了。4、

3、Hawking的新观点我已经解决了黑洞蒸发的信息佯谬。对于真实的黑洞，信息可以从洞中逸出。（1）对偶猜想（2）真实黑洞与理想黑洞（平庸拓扑和非平庸拓扑）（3）散射过程（1）对偶猜想ADS/CFT反deSitter空间中的超引力反deSitter空间边界上的共形场论CFT理论是幺正的反deSitter空间一定信息守恒落入反deSitter空间中的黑洞的任何信息必定会跑出来（2）真实黑洞与理想黑洞（平庸拓扑和非平庸拓扑）理想黑洞的度规是拓扑非平庸的，信息会丢失。真实黑洞的度规拓扑是平庸的，信息不会丢失。（3）散射过程真实黑洞的形成和蒸发可以被视作散射过程。∞∞弱场弱场强场此散射过程，信息

4、守恒。5、对霍金新观点的质疑（1）落入黑洞的信息必定有部分丢失。（2）部分信息有可能从黑洞中重新逸出，部分信息有可能作为“炉渣”被留下来。（1）为何必定有部分信息丢失？对于微观黑洞，霍金的新观点也许正确。对于宏观黑洞则不然黑洞与外界的热平衡不稳定黑洞与外部的温差，必将导致热流。这是一个不可逆过程，必将导致熵增加。按照信息理论信息=负熵熵信息∴落入黑洞的物质的信息必定会有丢失（至少会丢失一部分）物理学中有质量守恒、能量守恒、电荷守恒……但没有信息守恒定律。热力学第二定律熵不守恒信息不守恒∴应该预期：量子引力不一定具有幺正性（2）信息从洞中部分逸出的可能途径（A）隧道效应（B）非稳黑洞（

5、C）光锥的改变（A）隧道效应辐射谱是严格黑体谱吗？F.Wilczek和M.Parikh：对史瓦西黑洞和R-N黑洞（球对称静态黑洞），辐射时黑洞会有收缩产生势垒由于能量守恒，辐射谱不是严格黑体谱辐射谱必须修正此修正保证了量子引力的幺正性没有信息丢失！张靖仪、赵峥等的工作：把Parikh的证明推广到旋转、带电的稳态黑洞JingyiZhang,ZhengZhao,ModernPhys.Lett.A20(2005)No.22.1673＊Phys.Lett.B618(2005)14NuclearPhys.B725(2005)173J.HighEnergyPhysics10(2005)055:1

6、-6Phys.Lett.B638(2006)110（＊Thomson奖文章，2008）推广到各种黑洞，发现均用了公式因而假定了是可逆过程。所以，Wilczek与Parikh的方案计算正确，但是只对理想的〝可逆过程〞成立，然而，所有的真实过程是不可逆的。所以，他们的工作还不能证明信息守恒。（B）动态黑洞Vaidya黑洞事件视界表观视界准静极限面量子能层我们已证明：Hawking辐射来自事件视界，不是表现视界，且热谱是严格的。但是有两点疑问：辐射在穿越量子能层时，会发生什么？上述证明用的是渐近方程，如果不采用渐近方程会否带来对热谱的修正？（C）光锥张角改变AB是类空曲线如果光锥在扰动下张

7、开，AB将可能类光或类时假如黑洞视界附近的时空被扰动，将可能使光锥张角涨落，有可能使洞中信息逸出。Ⅱ奇点疑难1、什么是奇点2、奇性定理3、奇性带来的物理异常及引发的猜想4、对奇性定理证明的质疑5、自由光线的加速度6、钟速同步与第零定律1、什么是奇点（1）时空曲率发散描述曲率的标量物质密度Shwarzschild时空Kerr-Newman时空外视界（事件视界）和内视界奇环，内禀奇异性大爆炸奇点（k=-1,0的宇宙）大爆炸与大挤压的奇点（k=+1的宇宙）（2）