Membranparadigmet



















Maskhål

 

För att på ett intuitivt sätt beskriva det svarta hålets samspel med materia i dess omgivning, som främst består av joniserad materia, så behövs ett alternativ till det krökta rumtidssynsättet. För det första så måste man röra sig i ett tredimensionellt rum för att kunna föreställa sig verkliga fysikaliska objekt, något som inte är fallet i den fyrdimensionella rumtiden. För det andra så existerar inte magnetiska fält, som joniserad materia skapar vid rörelse, som distinkta fält beskrivet i rumtiden utan dessa är matematiskt sammanlänkande. Svarta hålsforskarnas lösning på problemet blev membranparadigmet.

I detta paradigm så väljs en specifik observatör i varje region av rumtiden. Följden blir en familj av observatörer som utgör en tredimensionell skiva i rumtiden och därmed definierar vilken del av det elektromagnetiska fältet som är elektriskt och vilken del som är magnetiskt. Dessa observatörer måste väljas enligt strikta matematiska regler för att membranparadigmet skall bli enkelt och kraftfullt. Varje observatör måste befinna sig på samma avstånd från det svarta hålet och på samma latitud med avseende på rotationsaxeln. Dessutom roterar observatörerna runt det svarta hålet för att befinna sig i vila i sitt koordinatsystem till följd av koordinatmedsläpningen. Nära det svarta hålet, där det svarta hålet drar med sig rumtiden väldigt snabbt, måste observatörerna också rotera väldigt snabbt. Längre ifrån det svarta hålet roterar de allt långsammare. Klockorna hos observatörerna går allt långsammare ju närmare de befinner sig det svarta hålets händelsehorisont p g a den gravitationella tidsdilatationen. Klockorna hos specifika observatörer kan därför endast användas under en kort tidsrymd innan de måste omkalibreras. Vi har härigenom fått en universell tid som går lika fort överallt och som kan föreställas av människans tredimensionella uppfattningsförmåga.

I stort sett alla av de traditionella fysikens lagar kan nu tillämpas på svarta hål beskrivna med membranparadigmet. Den största begränsningen med membranparadigmet är att inga observatörer kan befinna sig innanför det svarta hålets händelsehorisont eftersom observatörerna - som är fysiska objekt - alltid måste röra sig långsammare än ljuset. Därför definieras en utsträckt horisont, en imaginär yta precis utanför det svarta hålets verkliga horisont. Mellan den verkliga horisonten och den utsträckta horisonten finns mängder av materia och fält som har samlats där som sediment p g a den gravitationella tidsdilatationen.

Sedimentering inom membranparadigmet (Courtesy R. Price & K. Thorne)
Sedimentering av massa/energi vid utsträckt horisont.

Precis som alla andra ledare så induceras en ytladdning i membranet hos det svarta hålet när ett yttre elektriskt fält appliceras. Ytladdningen är dessutom precis tillräckligt stor för att hindra att de elektriska fältlinjerna från att gå igenom membranet och in i det inre av det svarta hålet.

Fältlinjer inom membranparadigmet (Courtesy R. Price & K. Thorne)
Fältlinjerna går inte igenom det svarta hålet utan runt det.

Detta stämmer överens med Gauss lag som säger att elektriska fältlinjer bara kan börja och sluta på elektriska laddningar. På liknande sätt så inducerars en ytström i membranet när ett yttre parallellt magnetiskt fält appliceras i enighet med Amperes lag. Strömmen är precis tillräckligt stor för att skydda det inre av det svarta hålet från det magnetiska fältet. Något som kan verka underligt är att matematiken inom den allmänna relativitetsteorin översatt till membranparadigmet specificerar ett värde hos resistansen i membranet som är 377 Ohm (Impendans mot öppet snitt). Denna impedans är hög och inom mikrovågstekniken ett tecken på att i snittet vid händelsehorisonten så är det svarta hålet öppet inåt sett.

Tillbaka till Kosmologikas hemsida Nästa sida