黑洞體積測量方法

1. 黑洞無毛定理應用實例

盡管黑洞的性質看似神秘，但其參量可以通過精確的測量方法來揭示。一種方法是通過在黑洞周圍安置衛星，測量其軌道周期，從而推算出黑洞的質量。而黑洞的角動量則可以通過觀察光束在視界邊緣的偏轉來測定。

對於克爾-紐曼黑洞，其質量、電荷和角動量都有一定的上限，這是由保證視界存在這一條件決定的。如果在恆星引力坍縮過程中，這些限制被突破，黑洞會變成裸奇點，可能引發遠距離的宇宙影響。但根據物理學家的理論，這種違反自然規律的情況極不可能發生。

黑洞的獨特性在於，盡管與基本粒子如電子相似，都擁有質量、角動量等特性，但其區別顯而易見。例如，一個電子的質量雖然與某些黑洞相當，但其電荷和角動量卻遠超黑洞的上限，電子的這些參數甚至比可觀測宇宙中所有基本粒子的總量還要多。這清楚地說明了電子與克爾-紐曼黑洞之間的巨大差距。

2. 為什麼說黑洞是一個沒有體積的奇點

黑洞是有體積的，這個體積就是通常意義上的史瓦西半徑。光進入這個半徑後也無法穿透，所以沒有辦法測量黑洞的具體體積。但是黑洞的質量越大，史瓦西半徑就越大，因此可以將黑洞看做一個半徑等於史瓦西半徑的球體。奇點只是一個數學特解，可以理解為黑洞的質心。黑洞是現代廣義相對論中，宇宙空間內存在的一種天體。黑洞的引力很大，使得視界內的逃逸速度大於光速。黑洞是時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體。黑洞無法直接觀測，但可以藉由間接方式得知其存在與質量，並且觀測到它對其他事物的影響。

3. 宇宙中黑洞的視界並非真正大小，能測量出它的大小嗎

黑洞是宇宙中引力最強的單一天體，通常都質量巨大，體積也是因質量的大小而有大有小。不過我們常說的黑洞的大小並非它的實體大小，而是它在視界規則下的虛擬大小，因為他連光都會吸收進去，所以我們無法看到黑洞到底什麼樣，更無法接觸黑洞實體，就將它的史瓦西半徑邊緣（視界邊緣）所達到的大小范圍視作它的體積，但黑洞的視界邊緣實際上是光等電磁輻射無法逃出黑洞引力的地方，並非黑洞的實體表面。那麼黑洞的真正實體在哪裡呢？推論認為應該就是它的奇點了，這里是黑洞中物質最終歸屬的地方。

4. 黑洞的質量是如何被測量的，它比星球重嗎

黑洞的質量是如何被測量的，它比星球重嗎？

我假定你問的黑洞是天文學中的星體而不是物理學中的時空度規。

那麼這個問題其實挺好的，因為如何測量黑洞的基本參數是天體物理領域一個重要的課題，對我們了解黑洞中的物理以及尋找黑洞有著重要的意義。所以我拋磚引玉的答一下，畢竟我只是了解一些概念：

黑洞有什麼參數？

這個很簡單：質量和自旋角動量。

如何測量或估測？

黑洞主要有兩種，恆星級黑洞和超大質量黑洞，我將以恆星級黑洞為例來簡單介紹一下如何測量和估測黑洞的質量和自旋角動量。

如何測量恆星級黑洞質量：

首先恆星級黑洞指的是質量在之間的黑洞，這種黑洞不同於目前成因未知的超大質量黑洞，它們是某些恆星「星生」的終點。

由於恆星中孤立單星在宇宙中很少，大部分恆星都是雙星系統，所以天文學家一般通過密近雙星中黑洞吸積伴星物質後發出的高能輻射（X射線和伽馬射線等）來搜尋恆星級黑洞。而這個方法面臨的最大問題就是，如何區分雙星系統中的緻密星是白矮星還是中子星，亦或是黑洞？

而其中如何區分雙星系統中的緻密星究竟是中子星還是黑洞，關鍵就在於對星體質量的測量。

而測量雙星中天體的質量，目前最常用的方法是利用開普勒第三定律得到雙星系統的質量函數是黑洞質量，是雙星的軌道周期，是伴星質量，是伴星沿觀測方向運動時的速度，是雙星軌道平面的法向和觀測反向的夾角（軌道傾角）。

其中，我們可以通過觀測伴星發射線的周期性多普勒移動的調制而獲得和兩個量，因此是一個可觀測量。

而對於

兩個量，我們可以從（公式1）中看到，當且時

為最小值（不會算的重新學一遍初中數學）。

天文學家通過計算發現中子星的質量上限是，如果緻密星質量下限超過這一上限，那麼便是一個很可靠的恆星級黑洞候選體。

當然，這只是對黑洞質量的粗略估計，如果要精確測量黑洞的質量，還需要做一些更細致的工作，這個工作的關鍵就在於這個也就是軌道傾角：

目前主要的三種測量黑洞自旋的方法基本都依賴於對黑洞最內穩定圓軌道半徑的測量：

1. 擬合吸積盤的連續譜測量黑洞的自轉；
2. 根據觀測的 射線流強的准周期振盪來測量黑洞自轉；
3. 根據觀測到的展寬的鐵發射線來測量黑洞自轉。

以上三種方法我均不了解，故有興趣者可自己查閱，或共同討論。

5. 黑洞是不是虛無的空洞，其質量是人們隨意猜測出來的嗎

黑洞本來是看不見的，由於其具有視界，就是史瓦西半徑的球面界面上，被吸積的物質會發出可見光和迸發出強大的射線能量。

而且其質量、角動量、電荷等物理量，會對周邊空間造成引力攝動等影響，會形成吸積盤，攪動出巨大的高能射線，所以會被人類觀測到。根據這些觀測數據，就能夠計算出它的質量等基本情況。

有關黑洞理論經過愛因斯坦、史瓦西、錢德拉塞卡、奧本海默、惠勒、霍金等一大批科學家的研究論證，已經越來越豐富和成熟，得到科學界的共識。因此，黑洞的物理特性怎麼只是推測呢？什麼沒有質量，是個通道等說法都是毫無根據的瞎扯。

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