進入黑洞事件視界後,發生時空坐標互換,黑洞中心不再是空間上的中心,而成為了時間的終點,那麼物體在黑洞內部在空間上是向一個方向前進還是靜止在原地?假設給物體按一個推進裝置,它可以自由運動嗎?


和在外面一樣,沒有外力的話走類時測地線,有外力的話走類時非測地線

特殊性在於史瓦西黑洞的話無論世界線測地還是非測地最後都會到達奇點

簡單算下,選史瓦西坐標系,坐標域為 [公式] ,為簡單起見只考慮徑向運動

此時線元為 [公式]

[公式] 得到光世界線為 [公式]

積分得 [公式]

[公式][公式] 能取到實數域上任意值,所以內外向光都一定到奇點

一般物體的軌跡就介於這兩族光也就是光錐之間


順便直接算下視界內物體軌跡,由於視界內沒類時 [公式] 場只能老老實實的解測地線方程

查書得史瓦西坐標下的克氏符[1],則 [公式] 的測地線方程可寫成

[公式]

由四速歸一得 [公式]

[公式]很神奇和牛頓引力論一樣

然後到此為止,因為這個二階微分方程我不會解。。。

只能找到有個冪函數形式的特解: [公式]

能得到通解的話直接根據四速歸一就能解一階方程求出 [公式]

想複雜了,儘管 [公式] 不再類時,但是依然是 [公式] 場,

其與四速縮並在測地線上還是守恆的,只是這個縮並不再代表物體總能了

所以在視界內也可用視界外那一套來求解徑向測地線方程

[公式] ,解得 [公式]

(這麼看來 [公式] 為常數的線在視界內也為測地線)

再由四速歸一得到[公式]

(負號表示物體固有時的方向指向 [公式] 減小的方向)

所以視界內走類時測地線的物體的軌跡方程為 [公式]


最後還能給我們一個啟示,一階方程 [公式] 的通解

即為二階方程 [公式] 的通解,因為這倆對應同一個場景的測地線方程

當然從數學上也不難看出來,前者對 [公式] 求導或者後者對 [公式] 積分都能看出來這倆就是同一個方程

參考

  1. ^《微分幾何入門與廣義相對論》上冊P257


物體如何運動跟它在哪裡無關,只跟它的速度和受力有關。

把引力還看做力而不是「時空的彎曲」更容易理解。

黑洞視界是逃逸速度光速是否大於光速的分界線,其它與外界並無根本不同;

黑洞視界之內逃逸速度光速大於光速,其它與外界並無根本不同;

例如,已發現的被證實的最大黑洞TON618類星體黑洞質量是660億倍太陽質量,視界半徑2000億公里,視界內的平均密度比空氣小多了,視界處的重力加速度也不很大。這麼大質量、甚至更大質量黑洞,內部存在太多可能,甚至我們的可觀測宇宙的逃逸速度也大於光速,從這個角度來看,可觀測宇宙本身也是在黑洞之內。


黑洞內部的物理規則現在未知,應該沒人知道。


首先,會被巨大的潮汐力和引力差撕碎,然後圍繞黑洞向中心移動,

至於運動的方向,應該是固定的


謝邀!

真實的黑洞並不是空洞,而是大質量緻密天體。所以真實的黑洞事件視界,是密度極高的暗物質粒子,則斥力粒子,也是傳遞電磁波介質的以太微粒。

因為電磁波傳遞速度,與介質抗壓強度的成正比,與介質密度成反比。電磁波傳遞的能耗,與介質密度成正比,與介質抗壓強度成反比。所以密度極高的黑洞事件視界,能耗高到全部耗盡。波速低至零速度。

但是電磁波波速減為零速度,不等於運動物體速度減少到零。進入黑洞事件視界內部的物體運動速度,依然受黑洞引力控制,所以只能以加速度被黑洞吸引吞噬。


進入黑洞,基於宏觀可監測的傳統的物理知識不能解釋了,很可能物質以能量流存在,空間極度為零,時間幾乎為零,那麼你認為的物質可能就是無處不在無時不在。取決於你的觀察或認為。唯心論在此有了可能。


推薦閱讀:
相关文章