聊聊“事件视界”
开聊之前,简介一下相关的三个物理学基本概念:
一、世界线(World line): 是德国数学家赫尔曼·闵可夫斯基于其1908年论文《空间与时间》中提及的概念。他将时间和空间合称为四维时空,粒子在四维时空中的运动轨迹即为世界线。在物理学上,世界线是物体穿越四维时空唯一的路径,因加入时间维度而有别于力学上的“轨道”或“路径”。
More... 在物理学上,世界线是时空中某物体的历史所组成的事件序列,事件的发生与其前后演变可用四维坐标标示。世界线是时空中的特殊曲线,线上的每个点都能标出物体在那个时间的时空位置。 举例来说,地球的公转轨道是宇宙中一个近乎圆形的三维封闭曲线,地球每年都会转回同一个点,但时间却不一样。地球的世界线会在四维时空中循环(像弹簧的形状那样沿螺旋式轨迹延伸),而不会回到同一点上。 时空是称为“事件”的“点”,与标有事件的持续、稳定坐标系之集合。 四维时空的每个事件都有三个空间维度和一个时间维度,在数学上这称为流形。 若将此概念应用于高阶空间,为了方便在平面上作图,其中两个空间维度会被省略。每个事件都是闵可夫斯基图上的一个点,图上的坐标系纵坐标为时间轴,横坐标为空间轴。粒子在闵可夫斯基图上的连续轨迹,即为世界线。 From Wiki
世界线、世界面、世界体积即为点、线、面在四维时空中的路径(三维空间中的一个空间维度无法表示,已省略)。From Wiki
二、光锥(Light cone): 在狭义相对论中,光锥是闵可夫斯基时空下能够与一个单一事件通过光速存在因果联系的所有点的集合,并且它具有洛伦兹不变性。光锥也可以看作是闵可夫斯基时空下的一束光随时间演化的轨迹。在三维空间中,光锥可以通过将两条正交的水平轴取做空间坐标,将垂直于水平面的竖直轴取做时间坐标从而实现可视化。为了简明起见,这里首先考虑的是平面上的光锥:即用来描述它的闵可夫斯基图只具有一维时间(纵轴)和一维空间(横轴),我们将看到光锥在洛伦兹变换下具有不变性。 From Wiki
光锥。A是当前事件;B是未来光锥,C是过去光锥;黄色代表光线。根据狭义相对论,光速是自然界的最高速度,因此普通物质的世界线只能位于光锥内,光锥外的白色部分是禁区,其时空也无法对观测者(当前事件)的时空产生任何影响。From Wiki
三、事件视界(Event horizon): 亦称事件穹界,是一种时空的曲隔界线。视界中任何的事件皆无法对视界外的观察者产生影响,在黑洞周围的便是事件视界。 From Wiki |