Czy czarne dziury to naprawdę osobliwości?

Czy czarne dziury nie mogą być po prostu bardzo gęstymi obiektami? Nadal mogą być czarne (mimo to, że kolor czarny nigdy tak naprawdę nie wymagał specjalnej fizyki) i mieć naprawdę silne pole grawitacyjne. Jeśli podejrzewamy, że faktycznie pochłania światło z powodu swojej grawitacji, możliwe jest, że grawitacja jest wystarczająco silna, aby przechwycić światło, nie przepuszczając żadnego promieniowania, gdy materia wpadnie do tego obiektu.

Po prostu trudno mi zaakceptować fakt, że wszystko może istnieć z nieskończenie dużą właściwością, ponieważ prowadziłoby to do nieskończenie dużej masy prowadzącej do nieskończenie dużych sił ... które po prostu zniszczyłyby wszechświat nieskończenie szybko, prawda? Uważam więc, że supermasywny obiekt może być również badasem bez konieczności bycia osobliwością.

Ta odpowiedź jest w pewnym stopniu oparta na opiniach. Podzielam twój sceptycyzm co do istnienia ścisłych matematycznych osobliwości, jak przewidywałaby ogólna teoria względności. Dzieje się tak głównie dlatego, że założenie ścisłej singuarity ignoruje teorię kwantową. Jednym ze sposobów przezwyciężenia osobliwości jest Gravastar . Powiązana jest gwiazda Plancka . Oba podejścia starają się przezwyciężyć paradoksy w pobliżu językowości. Pełną odpowiedź może ostatecznie dostarczyć wciąż jeszcze określona grawitacja kwantowa .

Kolejną trudnością dla „prawdziwych” czarnych dziur jest rotacja. Rozwiązania Schwarzschilda nie należy spodziewać się w czarnych dziurach w świecie rzeczywistym.

Zamiast tego rozwiązanie Kerra (lub może to być miara Kerr-Newmana ) zbliży się do prawdziwych obiektów astronomicznych, a zatem będzie obejmować co najmniej obrót i może być resztkowym ładunkiem elektrycznym.

Bezmasowa cząstka poruszająca się z prędkością światła daje niezdefiniowaną energię zgodnie ze specjalną teorią względności. Natura otwiera fizykę poświęconą bezmasowym cząsteczkom, pozwalając im na pochłanianie energii w celu rozwiązania tego nieokreślonego zasięgu. W podobny sposób natura może otworzyć nowy rodzaj fizyki w czarnych dziurach, aby rozwiązać paradoks między ogólną teorią względności a teorią kwantową.

Czym jest osobliwość?

Osobliwość to punkt we wszechświecie, w którym materia jest nieskończenie gęsta. Osobliwość znajduje się w centrum czarnej dziury i często ukrywa się za horyzontem zdarzeń. Zasadniczo osobliwość to punkt w przestrzeni, w którym dużo materii jest ściśnięte w bardzo małej przestrzeni. Kiedy masz osobliwość, materia nie przechodzi w nieskończoność. Gęstość idzie w nieskończoność. Gęstość i materia to różne rzeczy.

Osobliwość często powstaje w wyniku wybuchu supernowej. Supernowa powstaje, gdy gwiazda powstaje, gdy w jej centrum znajduje się tyle materii (pod koniec jej życia), że gwiazda nie jest w stanie utrzymać własnej siły grawitacyjnej, zapada się i eksploduje.

Drugim sposobem, w jaki może się zdarzyć supernowa, jest układ podwójny - w przypadku gdy biały karzeł kradnie materię z drugiej gwiazdy i ostatecznie gromadzi tyle materii, że eksploduje.

Osobliwość powodują wielkie gwiazdy, a nie małe. Małe gwiazdy, które wybuchają w supernowej, tworzą coś, co nazywa się gwiazdami neutronowymi.

Czym jest czarna dziura?

Czarna dziura to obszar w przestrzeni z polem grawitacyjnym, dzięki czemu nawet światło nie może uciec. Czarne dziury nie mają koloru czarnego, nie mają koloru, ponieważ nie widzimy żadnego światła z nich wracającego. Więc nie, światło nie jest absorbowane. Czarne dziury mogą się ostatecznie rozproszyć dzięki mechanizmowi zwanemu Promieniowaniem Hawkinga

Istnieje wiele rodzajów czarnych dziur, w tym:

• Supermasywne czarne dziury (często spotykane w centrum galaktyk)

• Gwiezdne czarne dziury

• Pierwotne czarne dziury

• Obrotowa czarna dziura (Kerr)

Wreszcie, w czarnej dziurze znajdują się 3 główne obszary.

Ten diagram pokazuje nam wiele rzeczy, na przykład, jak czarne dziury nie mają siły grawitacyjnej, która przechodzi przez cały wszechświat.

Na koniec możemy ustalić obszar, w którym nawet światło nie może uciec, używając promienia Schwarzschilda . Widzisz, jak powiedziałeś, że ta odpowiedź nie powinna obejmować teorii względności, nie uwzględnię też matematyki. Podsumowując, promień Schwarzschilda jest miejscem, w którym horyzont zdarzeń znajduje się w czarnej dziurze.

Podsumowanie

Przepraszam za udzielenie niezręcznie długiej odpowiedzi, miałem problem ze zrozumieniem tego, czego nie zrozumiałeś, i pomyślałem, że jeśli wyjaśnię osobliwość - z pewnością ci pomogę, przepraszam, jeśli powiedziałem tylko to, co już wiesz. Podałem kilka linków z Wikipedii, jeśli chcesz zapoznać się z niektórymi terminami, które zostawiłem kursywą. Możesz także przyjrzeć się termodynamice czarnej dziury

• Promień Schwarzschilda
• Ergosfera
• Promieniowanie Hawkinga
• Biały karzeł
• Termodynamika czarnej dziury

Myślę, że zaczynasz od założenia, że ​​istnieje jakiś sposób ustabilizowania niezwykle gęstego obiektu w horyzoncie zdarzeń czarnej dziury. W klasycznej teorii ogólnej teorii względności osobliwość jest nieunikniona. Będąc w horyzoncie zdarzeń, obiekt jest zmuszony do poruszania się w kierunku osobliwości w ograniczonym czasie i osiągania jej, w taki sam sposób, w jaki zmuszony jesteś do poruszania się w czasie, czy ci się to podoba, czy nie.

Dlatego niemożliwe jest posiadanie czegoś w klasycznym GR, który wygląda jak czarna dziura i ma horyzont zdarzeń, ale który nie tworzy jakiejś osobliwości. Wiemy jednak, że klasyczna GR musi rozpadać się na bardzo małe skale (kwantowe), więc jest całkiem możliwe, że coś się stanie, aby zapobiec osobliwościom kwantowej teorii grawitacji.

Tak więc można całkowicie wymyślić wersję Ogólnej teorii względności, która pozwala na pewnego rodzaju uniknięcie osobliwości. Ale są (przynajmniej) dwa wymagania. (1) Powinien on wyjaśniać wszystkie inne rzeczy, które klasyczna GR wyjaśnia doskonale. (2) Powinno to mieć obserwowalne konsekwencje poza horyzontem zdarzeń, ponieważ w przeciwnym razie jest to bezcelowe patrzenie w pępek (IMO).

Uwaga: tunele czasoprzestrzenne i podobne mogą być możliwe w (klasycznych GR) wirujących czarnych dziurach, ale moje ograniczone rozumienie jest takie, że tworzą się one pomimo osobliwości (która nie jest już punktem). Innymi słowy, osobliwość wciąż istnieje, ale materia nieuchronnie w niej się kończy (ale idzie gdzie indziej!)

To, co napisałeś o nieskończonej masie, nieskończonej sile itp. Jest po prostu złe. Masa czarnej dziury jest dobrze określona, ​​podobnie jak jej efekty grawitacyjne. Skończona masa wciąż powstaje z przyjęcia całki o nieskończonej gęstości ponad objętość zerową.

Często określa się osobliwość jako punkt nieskończonej gęstości, ale tak naprawdę są one bardziej ogólne: są pewnego rodzaju patologicznym zachowaniem w metodzie czasoprzestrzeni. To, czy osobliwości są faktycznymi zjawiskami fizycznymi, czy tylko pokazują, w którym momencie teoria (w tym przypadku ogólna teoria względności) nie może dłużej opisywać natury, jest kwestią dyskusyjną.

Twierdzenie o osobliwości Penrose'a pokazuje, że przy pewnym zbiorze bardzo rozsądnych założeń, że zapadanie grawitacyjne obiektu takiego jak gwiazda nieuchronnie prowadzi do osobliwości. Zauważ jednak, że dowodem jest niekompletność geodezyjna (tj. Linie czasu niektórych swobodnie spadających obiektów kończą się nagle). Nie jest to (koniecznie) to samo, co pozorne osobliwości krzywizny „nieskończonej gęstości” występujące w idealizowanych rozwiązaniach czarnej dziury, takich jak metryka Schwarzschilda.

Na poziomie fizycznym istnieje wiele dobrych odpowiedzi na to pytanie, ale nie widzę, aby ta została rozwiązana, więc krótko udzielę odpowiedzi.

Po prostu trudno mi zaakceptować fakt, że wszystko może istnieć z nieskończenie dużą właściwością, ponieważ prowadziłoby to do nieskończenie dużej masy prowadzącej do nieskończenie dużych sił ... które po prostu zniszczyłyby wszechświat nieskończenie szybko, prawda?

Jeśli czarne dziury mają nieskończoności, co jest możliwe tylko wtedy, gdy mają osobliwość, wówczas te nieskończoności są z definicji nieskończonością małą i nieskończoną z dowolnej odległości, nawet ułamka odległości atomu. Tak więc „zniszcz wszechświat przez siły nieskończone”, oczywiście, jeśli wszechświat był mniejszy niż atom, a może w horyzoncie zdarzeń, w którym nie mógł zrobić nic poza spadnięciem w kierunku osobliwości, ale w bezpiecznej i rozsądnej odległości, czarny dziury nie są niebezpieczne i nie stanowią zagrożenia dla wszechświata.

Uważam więc, że supermasywny obiekt może być również badasem bez konieczności bycia osobliwością

i

Gravastars na ratunek! Dokładnie to, czego potrzebowałem. Wreszcie, niektórzy teoretycy, którzy nie są zadowoleni z nieskończenie paskudnych przedmiotów zaludniających nasz wszechświat!

OK na początek, prawa fizyki są tym, czym są i nie obchodzi ich, co myślimy. Co do rzeczy, które są „paskudne”, to leży w oku patrzącego.

2000 lat temu „piekło” było magmą wychodzącą z okazjonalnego wulkanu, a piekło było w ziemi. Dzisiaj wnętrze Ziemi generuje pole magnetyczne, które chroni nas i daje nam tektonikę płyt, która jest naprawdę przydatna dla planet przenoszących życie. Wnętrze Ziemi się nie zmieniło, ale nasze postrzeganie go zmieniło się ogromnie. Teraz kochamy wnętrze Ziemi, ale 2000 lat temu ludzie się tego bali.

100 lat temu wszyscy myśleli, że Wszechświat jest Drogą Mleczną, a 80 lat temu uważali, że Wszechświat jest wieczny, dopóki ten kiepski Hubble zasugerował, że Wszechświat ma początek i, cóż, tyle, że wszystko jest wieczne. Gdyby Hubble powiedział, że 300 lat wcześniej zostałby spalony na stosie, nie ma co do tego wątpliwości, z tabliczką z napisem „bluźnierca”

Taki jest problem z punktu widzenia. To nie jest pełny obraz. Czarne dziury to świetny „człowiek boogie”, jako coś, co zjada wszystko i nie można uciec, ale to tylko część dużego obrazu.

Sam Einstein uznał czarne dziury za niesmaczny pomysł (nie był też zbytnio zainteresowany mechaniką kwantową), więc Einstein wyobrażał sobie, że Wszechświat ma jakieś prawa fizyczne, które uniemożliwiają tworzenie czarnych dziur i może nawet tak jest, ale szczerze mówiąc, jak różne czy ma być powoli zgniatany wokół horyzontu wydarzenia w wieczności, czy szybko zgnieciony w osobliwości lub czymkolwiek, co dzieje się w centrum. Z pewnego punktu widzenia jest to prawie to samo.

Niektóre teorie posunęły się tak daleko, że sugerują, że czarne dziury są magicznymi miejscami, w których znajdują się całe wszechświaty dzieci . Uważam to za bardziej kreatywne myślenie niż nauka, ale prawda jest taka, że ​​to, co dzieje się w horyzoncie zdarzeń, pozostaje w horyzoncie zdarzeń i nikt nie wie.

Ogólnie na czarnych dziurach :

Są bardzo przydatne. Powstawanie czarnych dziur oraz zapadanie grawitacyjne i odbijanie się od zapadania się tworzy i rozprowadza ciężkie pierwiastki w całej galaktyce, aw zapadnięciu, które tworzy czarną dziurę lub gwiazdę neutronową, coś w rodzaju 90% materii gwiazdy zostaje zdmuchnięte , poddany recyklingowi, jeśli chcesz, z powrotem do galaktyki i tylko około 10% tworzy zapadnięty rdzeń.

Możesz myśleć o czarnej dziurze jak o paskudnej pozostałości po śmierci gwiazdy, ale uważam, że duże gwiazdy przetwarzają i rozrzucają tyle swojej materii w całej galaktyce, że są bardzo fajne. Supermasywne czarne dziury również pomagają w tworzeniu galaktyk, więc prosta prawda jest taka, że ​​czarne dziury są bardzo przydatne, nawet jeśli nie chcesz krzyżować ścieżek z nimi.

O tym, co dzieje się w czarnej dziurze, jest już kilka dobrych odpowiedzi i nie chcę tego robić zbyt długo, zwłaszcza, że ​​jestem laikiem, ale spekulacje na temat tego egzotycznego regionu w horyzoncie wydarzeń dobrze się bawić.

Ja osobiście nie wierzę w osobliwości. (MYŚLĘ), że falowa i polowa natura mechaniki kwantowej oraz fakt, że pusta przestrzeń ma właściwości, które na przykład pary cząsteczek przeciw cząstkom mogą tworzyć się zasadniczo z niczego (co umożliwia promieniowanie jastrzębie), myślę, że prawdopodobnie istnieje jakaś egzotyczna przestrzeń o niespotykanej osobliwości.

Nie sądzę, żeby w czarnej dziurze był coś, co można by nazwać fizycznym materiałem. Myślę, że wszystko zachowałoby się inaczej, bardziej jak egzotyczna natura protonu lub elektronu niż fizyczna natura powierzchni, ale to tylko moje przemyślenia na ten temat. Jednak bez kwantowej teorii grawitacji przypomina trochę ślepego patrzącego na mapę. Nikt nie wie. (za długo?)

Uważam, że czarne dziury są osobliwościami w tym sensie, że materia w nich nie jest zdefiniowana jako posiadająca jakiekolwiek znaczące położenie lub znane prędkości. Nie sądzę, że oznacza to osobliwość w sensie zerowego promienia.