黑洞体积测量方法

1. 黑洞无毛定理应用实例

尽管黑洞的性质看似神秘，但其参量可以通过精确的测量方法来揭示。一种方法是通过在黑洞周围安置卫星，测量其轨道周期，从而推算出黑洞的质量。而黑洞的角动量则可以通过观察光束在视界边缘的偏转来测定。

对于克尔-纽曼黑洞，其质量、电荷和角动量都有一定的上限，这是由保证视界存在这一条件决定的。如果在恒星引力坍缩过程中，这些限制被突破，黑洞会变成裸奇点，可能引发远距离的宇宙影响。但根据物理学家的理论，这种违反自然规律的情况极不可能发生。

黑洞的独特性在于，尽管与基本粒子如电子相似，都拥有质量、角动量等特性，但其区别显而易见。例如，一个电子的质量虽然与某些黑洞相当，但其电荷和角动量却远超黑洞的上限，电子的这些参数甚至比可观测宇宙中所有基本粒子的总量还要多。这清楚地说明了电子与克尔-纽曼黑洞之间的巨大差距。

2. 为什么说黑洞是一个没有体积的奇点

黑洞是有体积的，这个体积就是通常意义上的史瓦西半径。光进入这个半径后也无法穿透，所以没有办法测量黑洞的具体体积。但是黑洞的质量越大，史瓦西半径就越大，因此可以将黑洞看做一个半径等于史瓦西半径的球体。奇点只是一个数学特解，可以理解为黑洞的质心。黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种天体。黑洞的引力很大，使得视界内的逃逸速度大于光速。黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体。黑洞无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。

3. 宇宙中黑洞的视界并非真正大小，能测量出它的大小吗

黑洞是宇宙中引力最强的单一天体，通常都质量巨大，体积也是因质量的大小而有大有小。不过我们常说的黑洞的大小并非它的实体大小，而是它在视界规则下的虚拟大小，因为他连光都会吸收进去，所以我们无法看到黑洞到底什么样，更无法接触黑洞实体，就将它的史瓦西半径边缘（视界边缘）所达到的大小范围视作它的体积，但黑洞的视界边缘实际上是光等电磁辐射无法逃出黑洞引力的地方，并非黑洞的实体表面。那么黑洞的真正实体在哪里呢？推论认为应该就是它的奇点了，这里是黑洞中物质最终归属的地方。

4. 黑洞的质量是如何被测量的，它比星球重吗

黑洞的质量是如何被测量的，它比星球重吗？

我假定你问的黑洞是天文学中的星体而不是物理学中的时空度规。

那么这个问题其实挺好的，因为如何测量黑洞的基本参数是天体物理领域一个重要的课题，对我们了解黑洞中的物理以及寻找黑洞有着重要的意义。所以我抛砖引玉的答一下，毕竟我只是了解一些概念：

黑洞有什么参数？

这个很简单：质量和自旋角动量。

如何测量或估测？

黑洞主要有两种，恒星级黑洞和超大质量黑洞，我将以恒星级黑洞为例来简单介绍一下如何测量和估测黑洞的质量和自旋角动量。

如何测量恒星级黑洞质量：

首先恒星级黑洞指的是质量在之间的黑洞，这种黑洞不同于目前成因未知的超大质量黑洞，它们是某些恒星“星生”的终点。

由于恒星中孤立单星在宇宙中很少，大部分恒星都是双星系统，所以天文学家一般通过密近双星中黑洞吸积伴星物质后发出的高能辐射（X射线和伽马射线等）来搜寻恒星级黑洞。而这个方法面临的最大问题就是，如何区分双星系统中的致密星是白矮星还是中子星，亦或是黑洞？

而其中如何区分双星系统中的致密星究竟是中子星还是黑洞，关键就在于对星体质量的测量。

而测量双星中天体的质量，目前最常用的方法是利用开普勒第三定律得到双星系统的质量函数是黑洞质量，是双星的轨道周期，是伴星质量，是伴星沿观测方向运动时的速度，是双星轨道平面的法向和观测反向的夹角（轨道倾角）。

其中，我们可以通过观测伴星发射线的周期性多普勒移动的调制而获得和两个量，因此是一个可观测量。

而对于

两个量，我们可以从（公式1）中看到，当且时

为最小值（不会算的重新学一遍初中数学）。

天文学家通过计算发现中子星的质量上限是，如果致密星质量下限超过这一上限，那么便是一个很可靠的恒星级黑洞候选体。

当然，这只是对黑洞质量的粗略估计，如果要精确测量黑洞的质量，还需要做一些更细致的工作，这个工作的关键就在于这个也就是轨道倾角：

目前主要的三种测量黑洞自旋的方法基本都依赖于对黑洞最内稳定圆轨道半径的测量：

1. 拟合吸积盘的连续谱测量黑洞的自转；
2. 根据观测的 射线流强的准周期振荡来测量黑洞自转；
3. 根据观测到的展宽的铁发射线来测量黑洞自转。

以上三种方法我均不了解，故有兴趣者可自己查阅，或共同讨论。

5. 黑洞是不是虚无的空洞，其质量是人们随意猜测出来的吗

黑洞本来是看不见的，由于其具有视界，就是史瓦西半径的球面界面上，被吸积的物质会发出可见光和迸发出强大的射线能量。

而且其质量、角动量、电荷等物理量，会对周边空间造成引力摄动等影响，会形成吸积盘，搅动出巨大的高能射线，所以会被人类观测到。根据这些观测数据，就能够计算出它的质量等基本情况。

有关黑洞理论经过爱因斯坦、史瓦西、钱德拉塞卡、奥本海默、惠勒、霍金等一大批科学家的研究论证，已经越来越丰富和成熟，得到科学界的共识。因此，黑洞的物理特性怎么只是推测呢？什么没有质量，是个通道等说法都是毫无根据的瞎扯。

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