宇宙监督假设与热力学第三定律

在昨天的文章中（），我们已经知道了克尔-纽曼黑洞的内外视界半径为：

从这个式子我们可以发现，当转动速度足够大或者带电量足够多时，黑洞的内视界和外视界会相等 。

此时，克尔-纽曼黑洞变成一个极端黑洞：内外视界重合，单项膜区变成了一个无限薄的界限。如果再给黑洞增加一点角动量或者电量，那么黑洞的视界就会消失，奇点或者奇环就会裸露出来。

但是，裸奇异一旦出现，就会对时空的因果性造成破坏。为了解决这一问题，物理学家彭罗斯提出了宇宙监督假设。这个假设认为存在一个宇宙监督者，禁止所有奇点裸露在黑洞视界之外，这样就不会对外部时空造成影响。

那么，这个假设是正确的吗？如果该假设正确，又是哪一条物理定律充当宇宙监督者的角色呢？让我慢慢道来。

我们知道史瓦西黑洞只有一个视界，并且它的无限红移面和视界是重合的，所以我们很容易定义史瓦西黑洞的表面积为视界的表面积。但是，在克尔-纽曼黑洞中，有内外两个视界和两个无限红移面，该如何定义它的表面积？事实上，外视界是黑洞的真正边界，虽然外无限红移面与之不重合，但它只不过是黑洞的附属物。所以，我们把外视界的表面积定义为黑洞的表面积。

接下来介绍另一个重要的参量，黑洞的表面引力κ，它是一个物体静止在外视界时所感受到的引力场强。但事实上，物体无法静止在视界表面，因为它要求物体以光速运动。所以，我们让它静止在视界表面之上一丢丢。此时物体要跟随黑洞以同样的角速度转动，才能以视界相对静止。在这种条件下，我们可以得到表面引力：