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克鲁斯卡尔坐标系

指数 克鲁斯卡尔坐标系

克鲁斯卡尔坐标系(或称作克鲁斯卡尔-塞凯赖什坐标系,英文Kruskal coordinates或Kruskal-Szekeres coordinates)是在史瓦西度规下建立的一种坐标系,名称来自于美国数学物理学家马丁·克鲁斯卡尔(Martin Kruskal)和匈牙利-澳大利亚数学家乔治·塞凯赖什。这种坐标系的优点在于它能够涵盖整个时空流形,使得奇点之外的所有点在坐标系中都存在定义,也就是说它能够将原有的在球坐标系下的史瓦西度规最大限度地推广到整个时空中。.

17 关系: 史瓦西度規双曲线坐標系奇点彭罗斯图匈牙利球坐标系美国白洞视界黑洞虫洞渐近线澳大利亚朗伯W函数流形时空

史瓦西度規

史瓦西度規(Schwarzschild metric),又稱史瓦西幾何、史瓦西解,是卡爾·史瓦西於1915年針對广义相对论的核心方程——愛因斯坦場方程式——关于球状物质分布的解。根據伯考夫定理(Birkhff`s theorem),史瓦西解可說是愛因斯坦方程最一般的真空解。這樣的解又可被稱作史瓦西黑洞,他所對應的幾何是一個是靜止不旋轉、不帶電荷之黑洞。在物理上他可以對應任何球對稱星球外部的的時空幾何。因此常常用於近似於不同旋轉緩慢(遠小於光速)的天體的重力場,例如恆星、行星等。 在史瓦西解中,只有一個刻劃該解的參數,可以看成是史瓦西黑洞的質量。因此某方面來說,一個史瓦西黑洞只能用他的質量來區別,兩質量相等的史瓦西黑洞在物理上是完全一樣的。史瓦西解有個很重要的超曲面叫做事件視界,在事件視界內發生的事件無法被事件視界外的觀測者觀測到。它並非任何物理上實際存在的介面,事實上,如果有一觀測者通過事件世界,他不會感受到任何異狀。但是一旦通過事件視界,觀測者將無法回到黑洞外部。 此外史瓦西解另一個重要的特徵是它包含了奇異點。在奇異點時空的曲率發散,古典的廣義相對論並不適用在奇異點上,故實如何在物理上詮釋奇異點並不明確。可能需要一個可以考慮量子效應的量子重力理論才能給出好的解釋。任何通過事件視界的類時(time-like)的觀測者都會碰到奇異點。.

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双曲线

在数学中,双曲线(ὑπερβολή,意思是超过、超出)是定义为平面交截直角圆锥面的两半的一类圆锥曲线。 它还可以定义为与两个固定的点(称为焦点)的距离差是常数的点的轨迹。这个固定的距离差是a的两倍,这里的a是从双曲线的中心到双曲线最近的分支的顶点的距离。a还称为双曲线的半实轴。焦点位于贯轴上,它们的中间点称为中心。 从代数上说,双曲线是在笛卡尔平面上由如下方程定义的曲线 使得B^2>4AC,这裡的所有系数都是实数,并存在定义在双曲线上的点对(x,y)的多于一个的解。 注意在笛卡尔坐标平面上两个互为倒数的变量的图像是双曲线。.

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坐標系

坐標系是數學或物理學用語,定義如下: 对于一个n维系统,能够使每一个点和一组(n个)标量构成一一对应的系统。 坐標系可以用一個有序多元组表示一個點的位置。一般常用的坐標系,各維坐標的數字均為實數,但在高等數學中坐標的數字可能是複數,甚至是或是其他抽象代數中的元素(如交换环)。坐標系可以使幾何學的問題轉換為數字的問題,反之亦然,是解析幾何學的基礎。 描述地理位置時所用的經度及緯度就是坐標系統的一種。在物理學中,描述一系統在空間中運動的參考坐標系統則稱作參考系。.

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奇点

奇異點.

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彭罗斯图

论物理学中,彭罗斯图(英文:Penrose diagram,用英国牛津大学物理学家罗杰·彭罗斯爵士的名字命名)是用于描述时空中不同两点所发生事件的因果律的二维示意图。彭罗斯图是闵可夫斯基图(垂直轴表示时间,水平轴表示空间,45度斜线表示光的世界线)的广义相对论推广,而最大区别是彭罗斯图上的度规和时空中的真实度规能够局部地共形等价,即能够通过共形变换使全部的时空流形转换到彭罗斯图的有限区域中去。对于球对称的时空,彭罗斯图上的每一点代表一个二维球。 彭罗斯图的更恰当名称应该是彭罗斯-卡特图(或卡特-彭罗斯图),这是归功于布兰登·卡特(Brandon Carter)和罗杰·彭罗斯两人的贡献,但这种叫法并不那么常见。彭罗斯图也叫做共形图或直接被称为时空图。.

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匈牙利

匈牙利國(Magyarország),通称匈牙利,是一个位於中歐的內陸国家、但是長期和東歐、南歐歷史所有關聯。匈牙利與奧地利、斯洛伐克、乌克兰、罗马尼亞、塞尔維亞、克羅地亞和斯洛文尼亞接壤,人口约1,000万,首都為布达佩斯。官方語言為匈牙利語,這是歐洲最廣泛使用的非印歐語系語言。在歷史上匈牙利經常和遊牧民族與神聖羅馬帝國境內的奧地利和捷克、波蘭、當時統治南歐的奧斯曼土耳其帝國緊密的聯係在一起,匈牙利為匈人帝國、哈布斯堡君主國和奧匈帝國的核心部分之一。.

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球坐标系

#重定向 球座標系.

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美国

美利堅合眾國(United States of America,簡稱为 United States、America、The States,縮寫为 U.S.A.、U.S.),通稱美國,是由其下轄50个州、華盛頓哥倫比亞特區、五个自治领土及外岛共同組成的聯邦共和国。美國本土48州和联邦特区位於北美洲中部,東臨大西洋,西臨太平洋,北面是加拿大,南部和墨西哥及墨西哥灣接壤,本土位於溫帶、副熱帶地區。阿拉斯加州位於北美大陸西北方,東部為加拿大,西隔白令海峽和俄羅斯相望;夏威夷州則是太平洋中部的群島。美國在加勒比海和太平洋還擁有多處境外領土和島嶼地區。此外,美國还在全球140多個國家和地區擁有着374個海外軍事基地。 美国拥有982萬平方公里国土面积,位居世界第三(依陆地面積定義为第四大国);同时拥有接近超过3.3億人口,為世界第三人口大国。因为有着來自世界各地的大量移民,它是世界上民族和文化最多元的國家之一Adams, J.Q.; Strother-Adams, Pearlie (2001).

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白洞

在广义相对论中,白洞(White hole)是一种理論推測出來的時空區域,物質與光線無法進入這個區域中,但是可以從這個區域中向外出現。白洞的性質與黑洞相反,光與物質可以進入黑洞中,但是無法從黑洞中離開。這個理論最早由伊戈尔·德米特里耶维奇·诺维科夫在1964年根據對史瓦西解的計算,而提出這個假設。目前已經有許多證據顯示黑洞存在,到现在还没有任何证据表明白洞存在,因此白洞仍然只是一種由理論推導而出的假想星體。于2012年发表的一篇论文认为宇宙形成最初的大爆炸是短暂喷发的白洞。 有些理論家假設黑洞和白洞彼此連接,在其中連接的通道叫蟲洞,這成為許多科幻小說的主題。.

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视界

视界是可观测的时空的边界,可能指:.

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黑洞

黑洞(英文:black hole)是根據廣義相對論所推論、在宇宙空間中存在的一種質量相當大的天體和星體(並非是一般認知的「洞」概念)。黑洞是由質量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗盡後,發生引力坍缩而形成。黑洞的質量是如此之大,它产生的引力场是如此之强,以致于大量可測物质和辐射都无法逃逸,就連传播速度極快的光子也逃逸不出來。由于类似热力学上完全不反射光线的黑体,故名黑洞。在黑洞的周圍,是一個無法偵測的事件視界,標誌著無法返回的臨界點,而在黑洞中心有一個密度趨近於無限的奇異點。 當恆星內部氫元素全部核融合完畢時,因燃料用完無法抵抗自身重力而開始向內塌陷,但隨著壓力越來越高,內部的重元素會重新開始燃燒導致瞬間膨脹,這時恆星的體積將暴增至原先的數十倍至百倍,這便是紅巨星,質量更大的恆星則會發生超新星爆炸,無論是紅巨星或是超新星,都會將外部物質全部吹飛,直到連重元素也燒完時,重力又會使得恆星繼續向內塌陷,最後形成一顆與月球差不多大小的白矮星,質量稍大的恆星則會形成中子星,會放出規律的電磁波,至於質量更大的恆星則會繼續塌陷,強大的重力使周圍的空間產生扭曲,最後形成一個密度每立方公分約一億噸的天體:「黑洞」。直至目前為止,所發現質量最小的黑洞大約有3.8倍太陽質量。 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。藉由物體被吸入之前因高熱而放出紫外線和X射線的「邊緣訊息」,可以獲取黑洞的存在的訊息。推測出黑洞的存在也可藉由間接觀測恆星或星際雲氣團繞行黑洞軌跡,來取得位置以及質量。 黑洞是天文物理史上,最引人注目的題材之一,在科幻小說、電影甚至報章媒體經常可見將黑洞作為素材。迄今,黑洞的存在已得到天文學界和物理學界的绝大多數研究者所認同,並且天文界不時提出於宇宙中觀測到已存在的黑洞。 根據英國物理學者史蒂芬·霍金於2014年1月26日的論據:愛因斯坦的重力方程式的兩種奇點的解,分別是黑洞跟白洞。不過理論上黑洞應該是一種「有進沒出」的天體,而白洞則只能出而不能進。然而黑洞卻有粒子的輻射,所以不再適合稱其名為黑洞,而應該改其名為「灰洞」,先前認為黑洞可以毀滅資訊情報的看法,是他「最大的失誤」。.

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虫洞

蟲洞(wormhole),又稱愛因斯坦-羅森橋(Einstein—Rosen bridge),是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。蟲洞是1916年奥地利物理学家路德维希·弗莱姆首次提出的概念,1930年代由爱因斯坦及納森·羅森在研究引力场方程时假设黑洞与白洞透过虫洞连接,认为透过虫洞可以做瞬时间的空间转移或者做时间旅行。迄今为止,科学家们还没有观察到虫洞存在的证据,一般认为这是由于很难和黑洞相区别。 為了與其他種類的蟲洞進行區分,例如量子態的量子虫洞及弦論上的虫洞,一般通俗所稱之「虫洞」應被稱為「時空洞」,量子態的量子虫洞一般被稱為「微型虫洞」,兩者有很大的區分。 黑洞有一個特性,就是會在另一邊得到所謂的「鏡射宇宙」。愛因斯坦並不重視這個解,因為我們根本不可能通行。於是連接兩個宇宙的「愛因斯坦—羅森橋」被認為只是個數學伎倆。 但是,在1963年時,紐西蘭的數學家羅伊·克爾的研究發現,假設任何崩潰的恆星都會旋轉,則形成黑洞時,將會成為動態黑洞;史瓦西的靜態黑洞並不是最佳的物理解法。然而,實際上恆星會變成扁平的結構,不會形成奇點。也就是說:重力場並非無限大。這使得我們得到了一個驚人的結論:如果我們將物體或太空船沿著旋轉黑洞的旋轉軸心發射進入,原則上,它可能可以熬過中心的重力場,並進入鏡射宇宙。如此一來,愛因斯坦—羅森橋就如同連接時空兩個區域的通道,也就是「蟲洞」。 理论上,虫洞是连结白洞和黑洞的多维空间隧道,是无处不在,但转瞬即逝的。不过有人假想一种奇异物质可以使虫洞保持张开。也有人假设如果存在一种叫做幻影物质(Phantom matter)的奇异物质的话,因为其同时具有负能量和负质量,因此能创造排斥效应以防止虫洞关闭。这种奇异物质会使光发生偏转,成为发现虫洞的訊号。但是这些理论存在过多未经测试的假设,很难令人信服。.

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渐近线

当曲线上一点M沿曲线无限远离原点时,如果M到一条直线的距离无限趋近于零,那么这条直线称为这条曲线的渐近线。數學上的定義則是:若函數y.

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澳大利亚

澳大--利亚联邦(Commonwealth of Australia),通称澳大--利亚(Australia,缩写为 AU、AUS),中文环境下(尤其是臺灣、香港等地)常使用「澳--洲」代替“--”,是全球面积第六大的国家,大洋洲最大的国家和南半球第二大的国家。澳大利亚国土包括澳大利亚大陆,塔斯曼尼亚岛及数个海外的岛屿,面积和美國本土相似,是世界上唯一一个国土覆盖整个大陆的国家。與隔海相望的东南近邻是紐西蘭,西北是印度尼西亚,北边是巴布亚新几内亚、西巴布亚及东帝汶。澳大利亚的首都位于堪培拉,最大城市为悉尼。 澳大利亞一詞源於拉丁語,意思為“未知的南方大陸”(terra australis incognita)。其所在的地理位置通常稱作澳洲大陆,是地球上最小的大陆板塊。澳大利亚人均擁有國土面積0.353平方公里,是世界最廣闊的國家之一。有多樣的自然景觀,包括熱帶雨林、別稱為“紅色中心”的沙漠、吸引很多旅客的海濱及馳名遐邇的自然遺產大堡礁及烏魯汝Davison, Hirst and Macintyre, pp.

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朗伯W函数

朗伯W函数(Lambert W function,又称为欧米加函数或乘积对数),是f(w).

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流形

流形(Manifolds),是局部具有欧几里得空间性质的空间,是欧几里得空间中的曲线、曲面等概念的推广。欧几里得空间就是最简单的流形的实例。地球表面这样的球面则是一个稍微复杂的例子。一般的流形可以通过把许多平直的片折弯并粘连而成。 流形在数学中用于描述几何形体,它们为研究形体的可微性提供了一个自然的平台。物理上,经典力学的相空间和构造广义相对论的时空模型的四维伪黎曼流形都是流形的实例。位形空间中也可以定义流形。环面就是双摆的位形空间。 一般可以把几何形体的拓扑结构看作是完全“柔软”的,因为所有变形(同胚)会保持拓扑结构不变;而把解析几何结构看作是“硬”的,因为整体的结构都是固定的。例如一个多项式,如果你知道 (0,1) 区间的取值,则整个实数范围的值都是固定的,所以局部的变动会导致全局的变化。光滑流形可以看作是介于两者之间的模型:其无穷小的结构是“硬”的,而整体结构则是“柔软”的。这也许是中文译名“流形”的原因(整体的形态可以流动)。该译名由著名数学家和数学教育学家江泽涵引入。这样,流形的硬度使它能够容纳微分结构,而它的软度使得它可以作为很多需要独立的局部扰动的数学和物理的模型。.

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时空

时空(时间-空间,时间和空间)是一种基本概念,分别属于物理学、天文学、空间物理学和哲学。并且也是这几个学科最重要的最基本的概念之一。 空间在力学和物理学上,是描述物体以及其运动的位置、形状和方向等抽象概念;而时间则是描述运动之持续性,事件发生之顺序等。时空的特性,主要就是通过物体,其运动以及与其他物体的相互作用之间的各种关系之汇总。空间和时.

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