黑洞内部很难探索 。 但是在讨论相关问题时 , 我们有一个常用的算法模式:
首先选一个黑洞 , 并记下它的度规 , 史瓦西黑洞(Schwarzchild)是最常见的也是计算起来最简单的黑洞 , 当然根据自身情况 , 你还可以选用克尔黑洞(一种绕轴转动的轴对称黑洞)或是R-N黑洞(带电黑洞)等其他黑洞 。
图源:image.baidu
根据所选黑洞的度规绘制出相应的彭罗斯图 , 并标出光子路径(45度线) , 从而能够设身处地的以自由落体观察者的角度分析因果关系 。
仔细观察 , 然后呢?过一会 , 将度量方程转化为克鲁斯卡尔坐标系 , 并记录下一些零测地线方程 , 以便在纸上做射线追踪 。 如若失败 。
重复一会的第2步和第3步 。
接下来你需要研究一下arXiv-gr-qc的数据分析 , 看看是否有已经成熟的数据结果 。
现在让我们开始运用这个算法吧:
第1步:我们从最简单的开始吧 , 用史瓦西黑洞(Schwarzchild) 。 在计算过程中我们不必考虑其种类的黑洞 , 因为任何一点不相关的顾虑都会影响史瓦西解(Schwarzchild solution) , 推翻所有关于防火墙的量子引力推测 。 同时还要假设观察者可以不受潮汐力的影响 , 存活很长时间 。
第2步:史瓦西解的彭罗斯图
(刚开始了解彭罗斯图的人认为它可以用于解释困难时空的因果结构 , 彭罗斯图类似闵可夫斯基图 , 但区别是彭罗斯图会选择一个保角因子来拟合一张有限的纸上的整个度量 。 )实心箭头代表自由下落的观察者通向奇点的路径 , 弯曲的线则代表光子遵循的零测地线 。
图源:baike.baidu
第3 , 4步:什么?
奇怪的事情发生了:出现了两个视界 。 一个叫 “内部视界” , 坠落的观察者到达奇点前会路过这里 。 从某种意义上来说 , 它才是“真正的”视界 。 但从外部是看不见的 。 只有当观察者和它擦肩而过的时候 , 才能看到它(从这层意义上来看 , 这个视界落入了过去光锥) 。
另一个叫“外部视界” , 这是一个可以从外部看到的视界(从这种意义上来说 , 这种视界可以落在黑洞外观察者路过的光锥中) 。 当然 , 这个视界内部的光子不会离开它 。 只有那些稍微超出这个外部视界的物质才能接触到观察者 。 大量的重力场 , 使光子绕着黑洞弯曲 。 所以你将看到满天星光 , 但在爱因斯坦环中 , 黑洞周围的物质将被大幅度扭曲 。
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