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克尔黑洞”与“宇宙监督假设”之间的联系。前者是周晨研究生毕业论文的内容,后面则是新添加上去的内容。
他通过一组组复杂的数学偏微分方程运算,结合度规张量等描述了在极端克尔黑洞环境下的局部时空几何性质,并用数学工具重新推导论证了黑洞的几大定律,最后严格得出“宇宙监督假设”即“黑洞第三定律”的准确数学推导。
宇宙监督假设,核心内涵是假设宇宙间存在一个监督者,使黑洞的奇点不能裸露到外面。
它脱胎于欧洲的文化传统,据说在古罗马时期,欧洲的城市里会有一名监督官,他不允许任何人不穿衣服走在大街上。
彭罗斯认为,黑洞的视界好比是“衣服”,为保证时空中的因果性,宇宙应该有一个“监督者”,他不许奇点和奇环“不穿衣服”裸露出来。由于视界的存在,黑洞外的人得不到任何来自黑洞内部的信息,当然也就看不见洞内的奇点和奇环,不受它们的“不良影响”,因果性也就不会被破坏。
但“监督者”是谁,彭罗斯没有说,就像大气层被发现前,有人提出“自然害怕真空”一样,实际上没有给出问题的答案。
“宇宙监督”毫无疑问是一条自然定律,它可能是我们目前还不知道的什么定律,然而自然的定律不会太多,所以它更可能是一条我们已经知道的重要定律,只不过还没有把它与“裸奇异”联系起来。
事实上关于“宇宙监督”即黑洞第三定律的猜测一直存在,更因为黑洞定律与热力学定律的高度相似,人们按照热力学定律描绘出了黑洞的几大定律公式。
但在严格意义上的数学证明过程中,仍有未解的地方。
比如克尔黑洞与史瓦西黑洞一样,都有温度,那也应该存在热辐射。
霍金证明了球对称的史瓦西黑洞能热辐射各种粒子后,很快也有人证明了克尔黑洞可以热辐射自旋为整数的各种粒子(玻色子),但在证明热辐射为半整数的费米子上却遇到了困难。
关键是这一过程要用到弯曲时空中的旋量方程,只是这种旋量方程中粒子波函数的各分量耦合得很厉害,很难求解。
周晨这次便十分聪明地运用了一个数学工具,巧妙的做到了退耦处理,并找到了严格解,最终证明了这一过程。
如此一来,周晨便在计算的过程中将克尔黑洞与史瓦西黑洞严格地等同了起来。
同时,他还得到了一个关于克尔黑洞表面引力的新表达式,这个新表达式虽然要比原先的表达式更加复杂,咋一看不仅显得繁琐,甚至有些没头没脑。
要知道公式之美在于它的简洁,往往一个具有美感的公式,其蕴藏的能量与意义是非同凡响的,如果依照这点来判断,周晨的新表达式无疑是丑陋的,也并不具备推广的价值。
但就是这个丑陋繁杂的表达式,却能够在数学换算中展现出它的魅力。
通过一层层巧妙的数学工具运用后,呈现在人们眼前的竟然是一个截然不同的另一面,算着算着,居然得到一个严格解了?
就好像武侠世界中一个沿街乞讨的乞丐,他的穿着肮脏破烂,浑身上下充斥着藏污纳垢的气息,然而接下来的一场冲突,才让周围的人浑然觉知,他竟然是一个绝世高手!
重剑无锋,大巧不工,这种朴实无华的冲击无疑是非常巨大的。
而这个公式,正是整篇论文当中最大的亮点。
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