为什么有些科学家把无限密度点形貌为黑洞内部的环状物?

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首先,忘记这个形貌。

黑洞本质上是一个四维的工具,是一个关于时空的物体,而不仅仅是空间上。特别是史瓦西奇点,它不光是空间中的一个点,而且是时间中的一个时刻。史瓦西视界内可以观察到一个坍缩的宇宙,它随着时间的流逝,任何地方的密度都市变得无穷大。直到密度发散,世界线终止,不再有未来。谁人时间点就是奇点,而不是空间中的某一个点。

可是,这个整洁的图像只有在完美的球形对称情况下才是正确的。当一个黑洞有角动量时(即它是转动的),它就已经不再是球对称的了。只管径向的密度在发散,而切向密度却不是这样。这可以被想象成一个“环形”奇点,它既是真实的,同时也具有误导性:如果你想用合适的绘图软件来绘制奇点的形状,那么它就是真实存在的;说它具有误导性是因为,奇点仍然是一个时间上的时刻,而不是一个漂浮在空间中的几何工具。这所改变的是,黑洞视界内部是如何靠近谁人时刻的。

关于我的建议?忘掉点状或环状吧,除非你想研究史瓦西或克尔黑洞的四维时空几何。如果你想知道奇点是什么,重要的不是它的形状,而是它是一个时间上的未来时刻(这意味着视界内任何事物的时间会终结),而不是某个漂浮在空间里的工具。

他们没有想过,甚至没有意向去陈述或是模拟内部结构的样子。实际上,最初的史瓦西解只是为了证明爱因斯坦方程有一个关闭形式的解。

点质量真空解的假设与许多其他物理方程的假设很是相似:在量纲不重要的情况下,认为点质量或电荷无量纲。

例如,盘算木星围绕太阳的轨道并不完全取决于是否知道木星或太阳的半径。质点依然可以很好地解决这个问题。

实际上,关于这些比牛顿的质点还多的解,包罗爱因斯坦在内的所有物理学家都认为,这些关闭的形式的解实际上并不能预测黑洞的存在。而这些证据是几十年后通过视察获得的。在此之前,这些解主要是数学意义上的存在。

史瓦西解也可以用来盘算行星的轨道,而且它能够提供比牛顿更准确的解——约莫是100亿分之一。

现在对黑洞的研究主要依靠数值相对论,而不是关闭的模型。它们不需要点质量或绝对真空,只需要大型盘算机。为什么选择数字相对论呢?

没有人知道黑洞的内部结构,和它的质量与能量实际上是如何漫衍的。我们只知道进去的不会出来。这就是“中心即未来”效应的泉源:由于携带粒子的力无法脱离质心,它们也就无法影响离质心较远的事物。唯一的方法就是靠近。所有的这些都是由到中心的距离决议的。相反,由于光子可以绕中心运行,或沿一条直线运动,所以吸收到的光子序列与发射出的光子序列是纷歧样的。正是在这个意义上,做到了“时间和空间交流位置”。如果在不思量潮汐力的情况下,你在一个没有窗户的盒子里,而且不向外看,自由地坠入黑洞,你是看不出它与星际空间的区此外。

你所在的光子并没有在轨道上运行,而是已经在向中心下落了。若此时打开一扇窗户,你会注意到一个庞大的差别。

据我所知,黑洞观点上的奇点并不是零质量或拥有无限密度。d=m/v且d->inf,即在任意质量大于零处,v->0

另外,我们看到的环状图并不是黑洞内部的情形,而是极端引力引起的空间猛烈弯曲的效果,因此,被仅仅足够大的物体阻挡的光,会被弯曲成通过“折叠”空间可以看到的样子。

光在空间中只沿直线流传,可是在空间弯曲的情况下它也会这样。你可以做一个模型:在一张纸上画一条直线,把纸卷起来,看看这条线是什么样子的。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

FY: Fallon湘

作者: quora

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