进入黑洞事件视界内部后,物体怎么运动?
进入黑洞事件视界后,发生时空坐标互换,黑洞中心不再是空间上的中心,而成为了时间的终点,那么物体在黑洞内部在空间上是向一个方向前进还是静止在原地?假设给物体按一个推进装置,它可以自由运动吗?
和在外面一样,没有外力的话走类时测地线,有外力的话走类时非测地线
特殊性在于史瓦西黑洞的话无论世界线测地还是非测地最后都会到达奇点
简单算下,选史瓦西坐标系,坐标域为 ,为简单起见只考虑径向运动
此时线元为
令 得到光世界线为
积分得
时 能取到实数域上任意值,所以内外向光都一定到奇点
一般物体的轨迹就介于这两族光也就是光锥之间
顺便直接算下视界内物体轨迹,由于视界内没类时 场只能老老实实的解测地线方程
查书得史瓦西坐标下的克氏符[1],则 的测地线方程可写成
由四速归一得
故 ,很神奇和牛顿引力论一样
然后到此为止,因为这个二阶微分方程我不会解。。。
只能找到有个幂函数形式的特解:
能得到通解的话直接根据四速归一就能解一阶方程求出
想复杂了,尽管 不再类时,但是依然是 场,
其与四速缩并在测地线上还是守恒的,只是这个缩并不再代表物体总能了
所以在视界内也可用视界外那一套来求解径向测地线方程
即 ,解得
(这么看来 为常数的线在视界内也为测地线)
再由四速归一得到
(负号表示物体固有时的方向指向 减小的方向)
所以视界内走类时测地线的物体的轨迹方程为
最后还能给我们一个启示,一阶方程 的通解
即为二阶方程 的通解,因为这俩对应同一个场景的测地线方程
当然从数学上也不难看出来,前者对 求导或者后者对 积分都能看出来这俩就是同一个方程
参考
- ^《微分几何入门与广义相对论》上册P257
物体如何运动跟它在哪里无关,只跟它的速度和受力有关。
把引力还看做力而不是「时空的弯曲」更容易理解。
黑洞视界是逃逸速度光速是否大于光速的分界线,其它与外界并无根本不同;
黑洞视界之内逃逸速度光速大于光速,其它与外界并无根本不同;
例如,已发现的被证实的最大黑洞TON618类星体黑洞质量是660亿倍太阳质量,视界半径2000亿公里,视界内的平均密度比空气小多了,视界处的重力加速度也不很大。这么大质量、甚至更大质量黑洞,内部存在太多可能,甚至我们的可观测宇宙的逃逸速度也大于光速,从这个角度来看,可观测宇宙本身也是在黑洞之内。
黑洞内部的物理规则现在未知,应该没人知道。
首先,会被巨大的潮汐力和引力差撕碎,然后围绕黑洞向中心移动,
至于运动的方向,应该是固定的
谢邀!
真实的黑洞并不是空洞,而是大质量致密天体。所以真实的黑洞事件视界,是密度极高的暗物质粒子,则斥力粒子,也是传递电磁波介质的以太微粒。
因为电磁波传递速度,与介质抗压强度的成正比,与介质密度成反比。电磁波传递的能耗,与介质密度成正比,与介质抗压强度成反比。所以密度极高的黑洞事件视界,能耗高到全部耗尽。波速低至零速度。
但是电磁波波速减为零速度,不等于运动物体速度减少到零。进入黑洞事件视界内部的物体运动速度,依然受黑洞引力控制,所以只能以加速度被黑洞吸引吞噬。
进入黑洞,基于宏观可监测的传统的物理知识不能解释了,很可能物质以能量流存在,空间极度为零,时间几乎为零,那么你认为的物质可能就是无处不在无时不在。取决于你的观察或认为。唯心论在此有了可能。
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