黑洞单向运动区时间倒流定理
王为民 (四川南充龙门中学)
一个质量为
,而等效半径为
的致密恒星,其史瓦西外步解为
这个度规:
①在
(引力半径)时,坐标系是物理的。
②在引力半径处,
:
,
;
,
。
这个点叫做史瓦西奇异点(实为史瓦西奇异面)。
③在
的区域,没有奇异性,但是
和
这造成类时坐标和类空坐标互换,即
变成了类空坐标,而
变成了类时坐标。史瓦西静态度规分量不是时间t的函数,而是r的函数。现在却变了,变成了"与时间r有关"的动态度规了。而且在史瓦西奇异面处的球外区域和球内区域不是光滑衔接。
但是,在
这一点出现的奇异性是坐标系选择不当造成的,这样的坐标奇点叫做赝奇点。这和
点出现的度规奇异性存在本质的不同,前者可以通过适当的坐标系选择予以消除,而后者不能,所以在
处出现的度规奇异性的这个点叫做本性奇点(内禀奇点)。
为什么呢?
首先,在
这个球面,史瓦西度规行列式
不发散(无穷大)。
标量曲率张量为
,
也没有发散(无穷大),为有限值。所以,
这一点出现的奇异性是坐标系选择不当造成的,是赝奇点。
但是,在
处,
,这不能通过坐标系的选择而消除,是本性奇点。
在黑洞的内部,即在
的区域的单向运动区内,因为时空坐标互换,所以,粒子在向黑洞奇点坠落时,r减小,向负方向运动,而此时的r是类时坐标,
,所以,时间倒流。在爱丁顿坐标下恒星塌缩为黑洞的光锥图中可以看出,在黑洞内部,物质粒子只能在自己所在时空点的光锥内部(方向)运动,虽然纵坐标为时间,水平面的径向为空间坐标。在黑洞视界
的内外时间坐标和空间坐标互换,结果出现,在黑洞内部时间倒流的现象,如果是带电旋转黑洞,单向运动区在外视界和内视界之间,发生时间坐标和空间坐标互换时间倒流的现象,我把在黑洞单向运动区时间倒流的现象命名为王为民黑洞单向运动区时间倒流定理。
黑洞使时间拉回到宇宙起源的最初时刻。