Вытянута ли сингулярность Шварцшильда в пространстве прямой линией?

Я пытаюсь визуализировать геометрию Шварцшильда и был бы признателен за помощь экспертов. Геометризованный радиальный ( θ "=" ф "=" 0 ) Метрика Шварцшильда вне горизонта равна

(1) д т 2 "=" ( 1 р с р ) д т 2 ( 1 р с р ) 1 д р 2

Внутри горизонта метрика становится

(2) д т 2 "=" ( р с р 1 ) 1 д р 2 ( р с р 1 ) д т 2

это то же самое уравнение, только по-другому перестроенное для ясности. Радиальная координата р пространственноподобна снаружи, но времениподобна внутри. Точно так же т координата времениподобна снаружи, но пространственноподобна внутри. Используя симметрию, мы можем отобразить это пространство в уменьшенном количестве измерений, как показано ниже (где, очевидно, сетка построения не представляет фактические интервалы, поскольку они расширены и т. д.)

введите описание изображения здесь

Если эта логика и сюжет верны, т внутри горизонта представляет собой пространственную координату, которая не указывает на сингулярность, тем самым растягивая сингулярность в пространстве в линию вдоль этой координаты. Геодезические свободно падающих объектов (сплошные кривые внизу) и световых лучей (пунктирные кривые внизу) заканчиваются в разных точках этой линии (вертикальная ось внизу)

введите описание изображения здесь

Верна ли эта интерпретация? Иначе где логическая ошибка и какова правильная интерпретация?

Я понимаю, что геодезические не определены в р "=" 0 , поэтому особенность не является обычным пространственноподобным интервалом. Однако этот вопрос заключается просто в том, «растянута ли сингулярность в пространстве вдоль т или "сфокусированы в точку во всех измерениях" (как многие считают).

Все координаты находятся в системе отсчета Шварцшильда удаленного наблюдателя. Этот вопрос касается геометрии пространства-времени. Любые вопросы, связанные с материей или ее плотностью в сингулярности, выходят за рамки. Я был бы признателен за ответ, а не комментарий, даже если краткий. Спасибо за вашу помощь!

РЕДАКТИРОВАТЬ: Основываясь на комментариях, этот вопрос требует более точного определения, так что вот оно:

В р р с , является гиперповерхностью р "=" с о н с т пространственноподобный и бесконечно длинный?

Или он компактен в пространстве, а не вытянут в одном измерении?

Возможно, это больше подходит для Physics.SE или MathOverflow.

Ответы (2)

Учитывая ваше обновление, р "=" с о н с т срезы однородны т :

д т "=" ( 1 р с р ) 1 д т "=" ( с о н с т ) д т

Так у вас получится обычная евклидова линия.

Непростая задача определить топологию и еще сложнее определить геометрию вашей сингулярности. Вы можете рассматривать свою сингулярность как набор времениподобных геодезических, заканчивающихся за конечное время. Вы, вероятно, захотите отождествить некоторые из этих геодезических с некоторыми другими, если они станут слишком «близкими» друг к другу. А потом как-то поставить топологию на этот набор. Но как бы вы это сделали?

Математика начинается с определений, если вы не можете дать определение, которое хотите использовать, ваш вопрос слишком расплывчат для математика. На самом деле можно дать определения, чтобы получить оба ответа: точку и точку. 3 -размерная поверхность.

Интуиция для последнего похожа на вашу и исходит из диаграммы Пенроуза (которую можно красиво нарисовать, используя координаты Крушкала). Я не могу говорить за всех, но моя интуиция исходит из того факта, что горизонт событий — это времяподобная сфера постоянного конечного размера. Хотя вселенную я не представляю как единую точку т "=" 0 . Но все это неточно.