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在外面看不到黑洞里面,但在黑洞里面能否看到外面的世界呢?
黑洞,奇点,视界在外面看不到黑洞里面,但在黑洞里面能否看到外面的世界呢?
发布时间:2019-02-08加入收藏来源:互联网点击:
黑洞对于物质世界就是那么一种奇特的状态,注意:这种状态不是物质,而是消灭一切物质和能量,一切的一切都被消灭的状态,是一种“绝对的不存在”状态,而我们以往认为的事物的消散,都是相对的,是遵循守恒定律的循环状态。
回答于 2019-09-11 08:43:50
到黑洞里面就会知道。
可如果进入给黑洞内部连命都没有了,那当然看不到。看到的人都被黑洞引力撕碎变成“面条人”卷入黑洞的奇点内了。
不过我们可以根据现有的相对论理论推测黑洞里面会看到什么。
黑洞里面能不能看到外部的世界?
黑洞是美国物理学家史瓦西根据爱因斯坦1915年提出的光义相对论及引力场方程推导而来的,它论证了宇宙中存在一种有巨大引力且时空曲率无限大的物质密集的天体。
今年的4月10日公布的第一张人类拍到黑洞照片——M87黑洞,让人类大开眼界,也证明了黑洞是确实存在的。并且宇宙中有另一个时空,甚至更多的时空。黑洞就是由于它巨大的引力让我们的时空无限扭曲后形成了0维时空,因为只有0维时空是我们认为没有任何物质,体积无限小,却有无限引力、热量、时空曲率的,其内部是人类无法解释的存在。
既然连时空都不是一个了,宇宙也不在一个了,人类怎么能看到呢?
因此黑洞外面的人看不到黑洞里面,而黑洞里面也看不到黑洞外面,因为不在一个时空了。
除非是高维生物,或者人类发展到高级文明,像《星际穿越》那样能克服黑洞引力,进入五维或高维时空,才能看到。如果真的可以这样,那就连自己的一生都能看到了。
回答于 2019-09-11 08:43:50
你是不能看到外面的,因为黑洞内部和外部没有任何因果关联,所以任何信号都是逃离不了黑洞内部的。
这是按照广义相对论框架给出的,下面稍微说一下为什么会得出这种结论。
光锥旋转90度,
在这里是空间充当时间的角色,等r面(以奇点为中心,半径为r的等球面)就类似于等时面,在黑洞内部空间充当的时间的角色,所以坠入黑洞内部掉入奇点,这个过程就相当于我们不断演化,向着未来一样,是不可抗拒的。
所以说更别提光信号了。
我们来简单的介绍一下广义相对论的框架之下是如何得出这个结论的。
为了方便书写,我们这里采用几何单位制,也就是令c=G=1。
爱因斯坦场方程:
物质项=曲率项
G_μυ=8πT_μυ
其中,G_μυ被称为爱因斯坦张量。
G_μυ=R_μυ一1/2g_μυ,这里是不加宇宙项的。
这里每个都是4x4矩阵,有16个分量,由于它们是对称张量,所以最后有十个是独立分量。
因此这个方程实际上是十个联立的二阶椭圆型非线性偏微分方程。因此实际上很难解。
不过可以考虑一些特殊情况,比如假设一颗天体没有自转,静态,它的引力场具有球对称性。有了这些限制条件就可以大大减缓难度,这样得出来的解。我们可以将直角坐标系的(t,x,y,z)改成采用球坐标系(t,r,θ,φ),这样更容易看出球对称性。
这样我们将会得到一个应该是第一个最精确场方程的解一一史瓦西解。它是描述静态没有自转而且具有球对称性的时空。但是它分了两部分,就一种是天体内部的,还有一种是外部的真空解
这样我们得到的球坐标系下的史瓦西时空的时空度规线元是这样的:
ds^2=-(1- 2M/r)dt^2+(1-2M/r)^(-1)dr^2+r^2(dθ^2+sin^2θdφ^2)
时间项分量的系数g_00=-(1-2M/r),当r=2M时,这一项分母将是零。对于dx前面的系数,也就是空间项其中一个分量g_11=-(1-2M/r)^(-1),在这里将会出现g_00=0,g_11=∞, ,这两处被称之为史瓦西奇异性。由于在 r =2M处度规张量的行列式和标曲率都是正常的,因此g_00=0它是属于坐标奇异性,在那里的时空曲率自身并不发散,时空本身并没有矛盾,这种奇异性源自于坐标选择不当引起,如果我们选择合适的坐标系,那么这种发散将会消失,这种奇异性也会消失。这就好比极坐标是无法描述原点的,但是直角坐标系确实可以很好的描述。因此,对于选择极坐标来讲,原点是坐标奇点。
但是,g_11=∞无法利用坐标变换来消除它,确确实实是时空本身的问题,所以你不管选择什么样的坐标系,时空曲率还依然在那里发散。
那么我们研究研究这两个地方到底有没有特别之处?
r=2M这个大家会熟悉,这个叫史瓦西半径,史瓦西黑洞的半径。记作:r_s=2M
光锥反转90°与时空坐标互换:
我们都知道,两个事件之间的时空间隔的平方ds^2与0对比可以分类:
ds^2\u003e0,我们称之为类时曲线;
ds^2=0,我们称之为类光曲线;
ds^2\u003c0,我们称之为类空曲线。
现在我们来考察一下史瓦西时空中的。
对于平直空间中的一点P都可以有个光锥,而且也有个矢量A_μ。
考察史瓦西时空中的等r面,(时间t是一个定值)的法矢量A_μ(垂直于等r面的矢量)。
我们可以得到它的长度:
ds^2=A_μA^υ=g^μυdx_μdx_υ
因为是等r面,并且时间t取一个定值,因此:
ds^2=A_μA^υ=g^μυdx_μdx_υ
=g^11dx_μdx_υ
由此看出,
当g^11=0时,ds^2=A_μA^υ=0;
当g^11\u003e0时,ds^2=A_μA^υ\u003e0;
当g^11\u003c0时,ds^2=A_μA^υ\u003c0;
那这会儿会发生什么情况呢?
我们先仔细看一下球坐标系下的史瓦西时空的时空度规线元是这样的: ds^2=-(1- 2M/r)dt^2+(1-2M/r)^(-1)dr^2+r^2(dθ^2+sin^2θdφ^2)
我们会发现在黑洞外部,r\u003er_s=2M
这个时候,g^00\u003c0,g^11\u003e0,g^22\u003eO,g^33\u003e0,
而此时,由上面我们可以知道
g^11\u003e0时,ds^2=A_μA^υ\u003e0;
它是一个类时曲线。
可当在黑洞内部的时候,r\u003er_s=2M
这个时候,g^00\u003e0,g^11\u003c0,g^22\u003eO,g^33\u003e0,
而此时,由上面我们可以知道:
g^11\u003c0时,ds^2=A_μA^υ\u003c0; 它是一个类空曲线。他和我们类时曲线之间无法建立因果关系。
我们都知道,黑洞外部任意两个事件可以建立因果联系是类时曲线,但是到了黑洞内部就变成了类空曲线,不能建立任何因果联系。它们俩不能相互影响。
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