毛球定理证明（无毛定理）

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本文目录一览：

• 1、黑洞无毛定理的详细解释
• 2、光被黑洞吸进去之后变成了什么？
• 3、黑洞“无毛定理”被科学家确认！霍金错了吗？
• 4、霍金所说的“黑洞无毛”到底是什么意思？
• 5、什么是no hair theorem?

黑洞无毛定理的详细解释

1973年霍金、卡特尔（B. Carter）等人严格证明了“黑洞无毛定理”：“无论什么样的黑洞，其最终性质仅由几个物理量（质量、角动量、电荷）惟一确定”。即当黑洞形成之后，只剩下这三个不能变为电磁辐射的守恒量，其他一切信息（“毛发”）都丧失了，黑洞几乎没有形成它的物质所具有的任何复杂性质，对前身物质的形状或成分都没有记忆。其实这是一种消繁归简的命名原则！ 于是“黑洞”的术语发明家惠勒（J.A. Wheeler）戏称这特性为“黑洞无毛”。

编辑本段详细内容

对于物理学家来说，一个黑洞或一块方糖都是极为复杂的物体，因为对它们的完整描述，即包括它们的原子和原子核结构在内的描述，需要有亿万个参量。与此相比，一个研究黑洞外部的物理学家就没有这样的问题。黑洞是一种极其简单的物体，如果知道了它的质量、角动量和电荷，也就知道了有关它的一切。 黑洞几乎不保持形成它的物质所具有的任何复杂性质。它对前身物质的形状或成分都没有记忆，它保持的只是质量、角动量、电荷。消繁归简或许是黑洞最基本的特征。有关黑洞的大多数术语的发明家约克·惠勒，在60年前把这种特征称为“黑洞无毛”。

编辑本段理论发展

一开始，这只是一种猜测。20世纪70年代得到了严格的数学证明，这是包括默东天文台的布兰登·卡特和澳大利亚的加里·班亭在内的理论物理学家l5年努力的结果。他们证明，描述一个平衡态黑洞周围的时空几何只需要3个参量，从而证实了惠勒的表述。

编辑本段应用实例

黑洞的参量是可以精确测量出来的，尽管是借助于理想实验。可以把一颗卫星放在围绕黑洞的轨道上，并测量卫星的轨道周期，从而得到黑洞的质量。黑洞的角动量可以通过比较朝向视界的不同部分的光线的偏转来测量。 对于有一定质量的克尔-纽曼黑洞，电荷和角动量都有上限，也就是都受到保证视界这一条件的限制。如果在某个大质量恒星的引力坍缩过程中，这个限制被违反，黑洞就成了裸奇点，并能影响到宇宙中的远距离处。然而，物理学家有充足的理由相信，这种情况被自然规律所禁止，因而不会发生。 既然只由3个参量支配，一个黑洞就像一个基本粒子一样简单。尽管基本粒子也是把质量、角动量、电荷集中在一个很小的体积内。但是，只要考虑一下视界存在的条件，就知道没有什么比基本粒子与黑洞的差别更大。以电子为例，实验已经确定它的3个参量，就相同质量来说，电子的电荷和角动量超过黑洞上限的1088。这个令人惊谔的数字甚至超过了可观测的宇宙基本粒子总数，而这正是一个电子和一个克尔-纽曼黑洞之间差异的量度。

光被黑洞吸进去之后变成了什么？

黑洞有条"无毛定律"，指的是无论什么黑洞，都只有质量、角动量和电荷三个物质量，那么任何物体落入黑洞后，都只表现出这三个物理量的变化，光也不例外。

黑洞是广义相对论预言的天体，人类发现并证实的第一个黑洞位于天鹅座X-1，这是一个由30倍太阳质量的超巨星，与8.7倍太阳质量的黑洞组成的双星系统；科学家在2019年首次获得了黑洞照片，这是距离地球5500光年的M87星系的中心黑洞，质量是太阳的65亿倍。

根据广义相对论的描述，任何进入黑洞的物体都将落入黑洞奇点，黑洞奇点拥有强大的引力，可以粉碎一切物质，甚至是弯曲空间和时间，而在黑洞视界外的光线，将会被强大的弯曲，比如下图就是科学家模拟黑洞周围的光线弯曲情况。

黑洞整体看起来非常简单来说，只拥有三个物理量，分别是质量、角动量和电荷，这叫做黑洞的无毛定理，至于为什么叫无毛定律，可能是因为这是外国人发现的，如果是中国人发明了这个定律，或许有可能取名三毛定律吧！

如果一个黑洞没有自转也不带电荷，那么就是最简单的史瓦西黑洞，这是一个理想的黑洞模型，然而在实际中，黑洞都会有角动量，甚至带有电荷，任何落入黑洞内的物体，也都只有质量、角动量和电荷的性质被保留下来。

光子没有静止质量，也不带电荷，但是存在动质量和动量，所以当光子落入黑洞后，其质量将会让黑洞质量增加，落入方向和动量将会转化为黑洞的角动量，至于黑洞奇点处的物质形态是怎么样的，目前还是科学界的难题。

黑洞“无毛定理”被科学家确认！霍金错了吗？

　霍金的“黑洞无毛定理”会被推翻？由于黑洞往往会“吸收”周围的一切(比如光无法逃脱)，即使是最小的黑洞也不会透露其起源或历史的线索。这个令人沮丧的事实促使科学家在20世纪60年代宣布黑洞是“无毛的”，这意味着黑洞几乎无法区分彼此的特征。现在，新的计算表明，一些黑洞可以长出毛发，但它们不能持续很久。根据这项新的研究，以接近(但不是完全)最大可能旋转速度旋转的黑洞表现出一些独特的性质。

黑洞无毛定理，讲的是黑洞根本没有自己的“头发(信息)”，一切事物的自身属性在“形成”一个黑洞后就消失了。比如你掉进黑洞，你会化为稀薄的空气，你不再具有人体的复杂性，而黑洞不会记住你与之契合之前的信息，你会以一种无法识别的形式被永久囚禁。OJ  287从1891年开始记录干板(早期底片)的图像，至今已记录了100多年的光度变化。2008年精确测定其质量约为太阳的180亿倍。

天蝎座BL型天体并不意味着OJ  287是天蝎座BL型天体，而是活动星系核的一个术语。最早发现的是天蝎座BL，所以后来发现的这种天体就是以这个原型命名的。但这些属性不会持续很久，黑洞就会变得“光秃秃的(无毛)”，变得与其他同类黑洞无法区分。物理学家和研究作者Lior  Burko说：这是一个有趣的发现，因为这是一种短暂的行为。黑洞的比喻起源于物理学家雅各布贝肯斯坦和约翰惠勒在20世纪60年代和70年代初所做的数学计算。

根据爱因斯坦的广义相对论，黑洞只能用三个可观测的参数来描述：质量，角动量，电荷。其他的一切，所有其他的信息，都被黑洞的引力困住了，所以无法被观测到。假设有两个黑洞与这三个值都匹配，就不可能把它们区分开来。因为无毛定理说，无论什么样的黑洞，它的最终性质只由它的质量、角动量和电荷决定，它吞噬的一切都会失去基本性质。有些科学家说黑洞是“无毛的”，所以有些科学家可以给黑洞加上“有毛的”.比如黑洞防火墙的思想，给黑洞带来了一层神秘的“毛羽”。

霍金所说的“黑洞无毛”到底是什么意思？

黑洞有着太多备受争议的理论和话题，很多人对于黑洞无毛定理只有表面的理解，我们来看看黑洞到底是个什么样的东西，黑洞无毛定理是怎么回事。譬如黑洞无毛定理，它讲的是黑洞根本不存在自己的“毛发(信息)”，万事万物在“组成”黑洞之后自身的属性都消失了，比如你掉进黑洞就会人间蒸发，你将变得不再具有人类机体的复杂性，而黑洞最终也不会记忆你跟它合体之前的信息，你会以一种无法辨识的形式被永久禁锢。

因为无毛定理讲的就是：无论是什么样的黑洞，仅依靠质量、角动量、电荷来决定其最终性质，它吞噬的一切都将失去基本特性。有科学家说黑洞“无毛”，就有科学家可以给黑洞添“毛”……比如黑洞防火墙这个观点，为黑洞带来一层神秘的“毛发”。

这个观点从其诞生就一直存在争议，它描述的是一个更悲惨的故事，黑洞视界周围存在一睹能量墙，它阻隔了事件视界内外的两个“世界”，这时候如果你想掉进黑洞都进不去，你对事件视界内部的好奇心会在撞上防火墙的瞬间被无情的击碎，或许击碎都不够形容这种强大力量，那是真正的灰飞烟灭。

有科学家认为黑洞“无毛”，又有科学家认为黑洞有毛(火墙)，总之，无论黑洞有毛无毛，掉进去总是出不来的。这时候，霍金教授说话了，他提出了霍金辐射理论，认为该出去的还是会出去的。霍金辐射，这个理论让黑洞不再是个永久监狱，霍金辐射指出黑洞不会永存，它会“蒸发”，它会因辐射而损失质量。

什么是no hair theorem?

“黑洞无毛定理”(No Hair Theorem)

“黑洞无毛定理”：“无论什么样的黑洞，其最终性质仅由几个物理量（质量、角动量、电荷）惟一确定”。即当黑洞形成之后，只剩下这三个不能变为电磁辐射的守恒量，其他一切信息（“毛发”）都丧失了，黑洞几乎没有形成它的物质所具有的任何复杂性质，对前身物质的形状或成分都没有记忆。其实这是一种消繁归简的命名原则！ 于是“黑洞”的术语发明家惠勒（J.A. Wheeler）戏称这特性为“黑洞无毛”。

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