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视界|黑洞内部看，视界到底在哪儿？


史瓦西解五个步骤 ， 带你找到视界在哪里 。

视界|黑洞内部看，视界到底在哪儿？
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当人类从黑洞内部观察视界的时候 ， 它到底在哪儿呢？

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黑洞的内部是一个值得探索的奇怪地方 。 这里有一个处理这类问题的简便算法:
选择你的黑洞并写下它的度规:史瓦西解是最简单的 ， 但是根据你的上下文 ， 你可能会选择一个Kerr(旋转)或Reissner-Nordstrom(带电)黑洞 。
用你所选择的度规的彭罗斯图 ， 画出一些光子路径(45度线)来计算一个自由落体的观察者可能经历的因果结构 。

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盯着这个 ， 想几次“什么?” ， 把你的度规方程转换成Kruskal坐标 ， 并草草记下一些零测地线方程 ， 以便在纸上进行光线追踪 。 如果失败了 ， 就多次重复第二和第三阶段 。
去arXiv-gr-qc ， 看看有没有人在这方面做过工作 。

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让我们应用这个算法:
第一步:史瓦西解 。 让我们把它简单化 。 我们忽略其他类型的黑洞 ， 以及罕见的观察者干扰到史瓦西解的情况 ， 然后忽略量子引力关于火墙的推测 。 假定我们有一个能奇迹般抵抗强大潮汐力的观察者 ， 这样他们就能活得足够久 。
第二步:这里是一个史瓦西解的彭罗斯图:无标题
(对于那些刚接触彭罗斯图的人来说:它们对于解释困难时期的因果结构非常有用 。 可以把它们想象成类似于闵可夫斯基图 ， 但是选择了一个保角因子来把整个度规放到一张有限的纸上 。 )实心箭头是自由落体观察者朝向奇点的路径 ， 这些摆动的线是零测地线 ， 这是光子可以遵循的那种 。

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第三步和第四步:什么?
这里发生了一些严肃的怪事 。 有两个事件视界 。 被标记为“进入视界”的是一个正在下落的观察者在到达奇点的途中会经过的地方 。 在这个意义上 ， 它是“真实的”视界 。 但它也是外部看不见的 。 只有当观察者穿过它时 ， 他们才能“看到”它(在某种意义上 ， 它落入了它们过去的光锥) 。
但还有第二种视界 ， 即“外向”视界 。 这是一个可以从黑洞外“看到”的黑洞(从某种意义上说 ， 它可以落在黑洞外观察者过去的光锥中) 。 但是当然 ， 在这个视界上的光子不会成功地离开它 。 只有那些稍微超出这个向外的视界的才能到达观测者 。 由于巨大的引力场强度 ， 这些光子会在黑洞周围“弯曲” 。 所以你即将看到的图像会是背景星光 ， 但在黑洞周围的“爱因斯坦环”中被严重扭曲 。
所以一旦你进入视界 ， 你好像能够“看到”两个视界 。 虽然你已经穿过了即将来临的地平线 ， 但看起来你仍然会“看到”它 。 与此同时 ， 你也将“看到”即将消失的地平线 。 在某种意义上 ， 视界会一分为二 。
(一定数量的涂鸦 ， 没有任何帮助 。 )

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第五步:嗯 。 啊 ， 是的 ， 当然 ， 如果我有更多的时间 ， 我肯定可以解决所有的问题 。
根据科罗拉多大学安德鲁·汉密尔顿教授的一系列论文和射线追踪工作 ， 它确实是这样工作的 ， 而且还会有更多奇怪的事情发生 。


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