黑洞的河流模型

本文提出一种未受充分重视的、我们称之为河流模型的构想静止黑洞的方式。河流模型在数学上严谨，又足够简单，使非专家也能理解其基本图像。在河流模型中，空间本身如同河流般流经平坦背景，而物体依据狭义相对论规则在河中运动。在球对称黑洞中，空间之河以牛顿逃逸速度落入黑洞，在视界处达到光速。视界内，河流向内流动快于光，裹挟一切。我们展示河流模型也适用于旋转（Kerr-Newman）黑洞，尽管带有令人惊讶的转折。如同球对称情形，空间之河可被视为流经平坦背景。然而，河流并不如预期般螺旋内落，而是完全无方位角漩涡地内落。相反，河流在每一点不仅有速度，还有旋转或扭转。即河流具有 Lorentz 结构，由六个数（速度与旋转）而非仅三个（速度）刻画。当物体在河中运动时，它依据沿途河流速度与扭转的潮汐式变化改变自身速度与旋转。给出了河流场——一个在每点编码河流速度与扭转并囊括静止旋转黑洞所有性质的六分量二重矢量场——的显式表达。