Czy materia gromadzi się tuż poza horyzontem zdarzeń czarnej dziury?


34

Rozumiem, że czas zwalnia i zbliża się do zatrzymania podczas zbliżania się do horyzontu zdarzeń czarnej dziury. Widziałem to wyjaśnione kilka miejsc, w tym krótkie wyjaśnienie w ostatnim akapicie pod: http://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole#General_relativity , cytowane poniżej:

Oppenheimer i jego współautorzy zinterpretowali osobliwość na granicy promienia Schwarzschilda jako wskazującą, że była to granica bańki, w której czas się zatrzymał. Jest to poprawny punkt widzenia dla zewnętrznych obserwatorów, ale nie dla infallingu obserwatorów. Ze względu na tę właściwość zwinięte gwiazdy nazwano „gwiazdami zamrożonymi” [17], ponieważ obserwator zewnętrzny zobaczyłby powierzchnię gwiazdy zamrożoną w czasie w momencie, w którym jej zapadnięcie zabiera ją w promień Schwarzschilda.

Czy to oznacza, że ​​nie ma znaczenia, czy faktycznie wpadnie do czarnej dziury (z wyjątkiem prawdopodobnie tego, co było podczas jej powstawania)? Czy oznaczałoby to również, że materia gromadzi się tuż poza horyzontem zdarzeń? Jak rozumiem, byłaby to perspektywa spoza czarnej dziury. Jeśli tak jest, zastanawiam się, czy obserwowalibyśmy ogromną ilość materii otaczającej horyzont zdarzeń, ale byłoby to bardzo przesunięte na czerwono?

Edytować:

Zauważyłem odpowiedź na inne pytanie, a zwłaszcza na końcową, która także daje tutaj pewien wgląd: https://astronomy.stackexchange.com/a/1009/1386

Edytować:

Te filmy z YouTube, które ktoś zebrał, bardzo dobrze wyjaśniają tę koncepcję i wydają się wskazywać, że pomysł zyskuje popularność!

https://www.youtube.com/watch?v=yZvgeAbrjgc&list=PL57CC037B74307650&index=118 https://www.youtube.com/watch?v=b1s7omTe1HI

Edytować:

Ten nowy film na YouTube bardzo dobrze opisuje ten pomysł i opisuje go jako sposób działania czarnych dziur!

https://youtu.be/mquEWFutlbs


2
Powinieneś zacytować, gdzie to czytasz. Wydaje mi się jednak, że mówisz o efektach relatywistycznych (opóźnieniu) obserwowanych przez odległego obserwatora. Czy to jest poprawne?
Py-ser

1
Moja osobista opinia: To jest powód (wraz z promieniowaniem Hawkinga powodującym zanikanie BH w skończonym czasie, widzianym z zewnątrz), dlaczego horyzont zdarzeń nigdy nie może się uformować. Ale to nie jest (jeszcze?) Opinia głównego nurtu.
Gerald

@ Py-ser - Tak, to prawda, mówię o efektach relatywistycznych.
Jonathan

Odpowiedzi:


23

Tak, masz absolutną rację, z naszego punktu widzenia to robi.

Z książki Kipa Thorne'a „Czarne dziury i wypaczenia czasu: oburzające dziedzictwo Einsteina”.

„Jak kamień zrzucony z dachu, powierzchnia gwiazdy najpierw opada w dół (kurczy się do wewnątrz), najpierw powoli, a potem coraz szybciej. Gdyby prawa grawitacji Newtona były prawidłowe, to przyspieszenie implozji trwałoby nieubłaganie, dopóki gwiazda, pozbawiona jakiegokolwiek wewnętrznego ciśnienia, zostanie rozbita do punktu z dużą prędkością. Nie jest to zgodne z relatywistycznymi formułami Oppenheimera i Snydera. Zamiast tego, gdy gwiazda zbliża się do swojego krytycznego obwodu, jej skurcz spowalnia do pełzania. Im mniejsza gwiazda, tym wolniej wszczepia, aż zamarznie dokładnie na krytycznym obwodzie. Bez względu na to, jak długo czeka się, jeśli ktoś spoczywa poza gwiazdą (to znaczy spoczywa w statycznej zewnętrznej ramce odniesienia), nigdy nie będzie w stanie zobaczyć, jak gwiazda imploduje przez obwód krytyczny.

„Czy to zamrożenie implozji spowodowane jest jakąś nieoczekiwaną, ogólną siłą relatywistyczną wewnątrz gwiazdy? Nie, wcale nie zdali sobie sprawy Oppenheimer i Snyder. Jest to raczej spowodowane grawitacyjnym rozszerzaniem czasu (spowolnienie przepływu czasu) w pobliżu obwodu krytycznego. Czas na powierzchni gwiazdy implodującej, widziany przez statycznych obserwatorów zewnętrznych, musi płynąć coraz wolniej, gdy gwiazda zbliża się do obwodu krytycznego, i odpowiednio wszystko, co dzieje się na lub wewnątrz gwiazdy, w tym jej implozja, musi wydawać się zwolnione, a następnie stopniowo zamrażać. ”

„Choć może się to wydawać dziwne, jeszcze bardziej osobliwe było inne przewidywanie sformułowane przez Oppenheimera i Snydera: Chociaż, jak widzą statyczni obserwatorzy zewnętrzni, implozja zamarza na krytycznym obwodzie, wcale nie zamarza, jak widzą obserwatorzy jadący do wewnątrz na powierzchni gwiazdy. Jeśli gwiazda waży kilka mas Słońca i zaczyna się mniej więcej tak, jak Słońce, to, jak wynika z jej własnej powierzchni, wszczepia się w obwód krytyczny za około godzinę, a następnie wszczepia przeszłość krytyczną, a następnie w mniejszą obwody ”.

„Patrząc na wzory Oppenheimera i Snydera z punktu widzenia obserwatora na powierzchni gwiazdy, można wydedukować szczegóły implozji, nawet po tym, jak gwiazda opada w krytycznym obwodzie; to znaczy można odkryć, że gwiazda ulega skurczeniu do nieskończonej gęstości i zerowej objętości, i można wywnioskować szczegóły krzywizny czasoprzestrzeni w momencie kryzysu. ”P217-218

OK, więc z naszej perspektywy cała materia zostanie skupiona wokół krytycznego obwodu i nie będzie dalej. W porządku, teoretycznie ta powłoka może wywierać wszystkie siły wymagane na wszechświat zewnętrzny, takie jak przyciąganie grawitacyjne, pole magnetyczne itp. Punkt taki jak osobliwość, która znajduje się w nieokreślonej przyszłości czarnej dziury (z naszego punktu widzenia) rzeczywiście w nieokreślona przyszłość samego wszechświata nie mogła wywierać takich sił na ten wszechświat. Ta osobliwość zostaje „osiągnięta” dopiero wtedy, gdy obserwator przejeżdża obok krytycznego obwodu i poprzez proces dylatacji czasu dociera do końca wszechświata.

Jest to oczywiście obszar aktywnych badań i myślenia. Niektóre z największych umysłów na świecie podchodzą do tej kwestii na różne sposoby, ale jak dotąd nie osiągnęły konsensusu, ale intrygująco wydaje się, że konsensus zaczyna się pojawiać.

http://www.sciencealert.com/stephen-hawking-explains-how-our-existence-can-escape-a-black-hole

Stephen Hawking powiedział na konferencji w sierpniu 2015 r., Że uważa, że ​​„informacje są przechowywane nie we wnętrzu czarnej dziury, jak można się spodziewać, ale na jej granicy, w horyzoncie zdarzeń”. Jego komentarz odnosi się do rozwiązania „paradoksu informacyjnego”, długotrwałej debaty fizycznej, w której Hawking ostatecznie przyznaje, że materiał, który wpada do czarnej dziury, nie jest niszczony, ale raczej staje się częścią czarnej dziury.

Czytaj więcej na: http://phys.org/news/2015-06-surface-black-hole-firewalland-nature.html#jCp

W połowie lat 90. amerykańscy i holenderscy fizycy Leonard Susskind i Gerard 't Hooft również zajęli się paradoksem informacyjnym, proponując, że gdy coś zostanie wciągnięte do czarnej dziury, jego informacja pozostawia rodzaj dwuwymiarowego holograficznego odcisku na horyzoncie zdarzeń , który jest rodzajem „bańki” zawierającej czarną dziurę, przez którą wszystko musi przejść.

To, co dzieje się na horyzoncie zdarzeń czarnej dziury, jest bardzo trudne do zrozumienia. To, co jest jasne i co wynika z ogólnej teorii względności, polega na tym, że z punktu widzenia zewnętrznego obserwatora w tym wszechświecie żadna nieomylna materia nie może przejść poza obwód krytyczny. Większość naukowców następnie zmienia punkt widzenia, aby wyjaśnić, jak z punktu widzenia nieomylnego obserwatora pójdą w bardzo krótkim czasie, aby spotkać się z osobliwością w środku czarnej dziury. Doprowadziło to do przekonania, że ​​w centrum każdej czarnej dziury jest osobliwość.

Jest to jednak złudzenie, ponieważ czas potrzebny na dojście do osobliwości jest dla nas nieskończony we wszechświecie zewnętrznym.

Fakt, że sprawa nie może przekroczyć krytycznego obwodu, może nie jest „iluzją”, ale jest bardzo realny. Sprawa z naszego punktu widzenia musi stać się „skorupą” otaczającą krytyczny obwód. Nigdy nie spadnie z obwodu, dopóki pozostaniemy w tym wszechświecie. Mówienie o osobliwości wewnątrz czarnej dziury jest więc niewłaściwe. To się jeszcze nie wydarzyło.

Ścieżka przez horyzont zdarzeń prowadzi do osobliwości w każdym przypadku, ale we wszystkich przypadkach jest w nieskończoność daleka. Jeśli jesteśmy w tym wszechświecie, nie powstała jeszcze osobliwość. Jeśli nie została jeszcze utworzona, to gdzie jest masa? Masa wywiera wpływ na ten wszechświat, prawda? To musi być W tym wszechświecie. Z naszego punktu widzenia musi to być tylko ta strona horyzontu zdarzeń.

ZNAKOMITY TO MOŻE BYĆ MOŻLIWE, ABY TO DOWODZIĆ. Niedawnemu ogłoszeniu fal grawitacyjnych wykrytych w wyniku połączenia 2 czarnych dziur towarzyszył niezweryfikowany, ale potencjalnie zgodny rozbłysk gamma z tego samego obszaru nieba. Jest to niewytłumaczalne z konwencjonalnego punktu widzenia, który utrzymuje, że cała materia byłaby ściśnięta w osobliwość i nie byłaby w stanie ponownie wyjść.

Jeśli 2 czarne dziury łączą się i emitują promienie gamma ... powyższe jest z pewnością wyjaśnieniem, które jest również zgodne z ogólną teorią względności. Masa nigdy nie przedostała się przez horyzont zdarzeń (z naszego punktu widzenia) i była zaniepokojona ogromną przemocą połączenia, niektóre uciekły. Może to być głęboka studnia grawitacyjna, ale bardzo silny promień gamma powinien być w stanie uciec po odpowiednim kopnięciu (przyciąganie przez zbliżającą się jeszcze większą czarną dziurę).

Dalsze, bardziej precyzyjne obserwacje podobnych zdarzeń, które mogą być dość częste, mogą dostarczyć więcej dowodów. Prawdopodobnie nie będzie innego wiarygodnego wyjaśnienia.


Dziękuję za odpowiedź, chciałbym zobaczyć, czy to spowoduje dalszą dyskusję!
Jonathan

2
Jeszcze jeden komentarz do twojego pierwotnego pytania. Czarna dziura zaczynałaby się jak mały pęcherzyk pary pośrodku implodującej gwiazdy, który osiągnął wystarczająco silne grawitacyjne „ciśnienie”. Następnie rozszerzałaby się, gdy otaczająca materia i energia wpadły i osiągnęły swój krytyczny obwód, dlatego nie sądzę, aby jakakolwiek materia z punktu widzenia zewnętrznego obserwatora byłaby „wewnątrz” obwodu krytycznego.
ctrebor

Do Twojej wiadomości szukam dowodów / referencji, aby przyznać nagrodę.
Jonathan

Dowód / referencje na co? Było znaczące odniesienie do Oppenheimer i Snyder. Chcesz więcej?
ctrebor

2
Twoje komentarze dotyczące fal grawitacyjnych wydają się mieć problem ze zrozumieniem różnicy między masą a polem grawitacyjnym. Nic w wykrywaniu GW nie mówiło, że masa została wydalona lub w inny sposób przekształcona (z) czarnych dziur w różne formy promieniowania. Energia była już obecna w polach grawitacyjnych, które istnieją we wszechświecie i poza horyzontem zdarzeń. To ta energia została przekształcona w promieniowanie. To, co „faktycznie” jest w dziurze, nie ma znaczenia: ważne są pola (grawitacyjne i elektromagnetyczne).
zibadawa timmy

24

To, co opisujesz, to w zasadzie interpretacja czarnych dziur „zapadnięta gwiazda” (Eng) lub „zamrożona gwiazda” (Rus), która była powszechna przed końcem połowy lat 60. XX wieku. To był błąd.

Załóżmy, że jesteś odległy i nieruchomy w stosunku do czarnej dziury. Zobaczysz nieskończenie zbliżającą się materię zbliżającą się do horyzontu, która staje się coraz słabsza, gdy przesuwa się na czerwono. Czy to znaczy, że materia „zbija się” wokół horyzontu? Aby się dowiedzieć, załóżmy, że rzucasz się w kierunku czarnej dziury, aby spróbować uchwycić widzianą materię. Przekonasz się, że dawno temu wpadł do czarnej dziury.

Innymi słowy, najrozsądniejszym sposobem odpowiedzi na pytanie, czy nieomylne skupiska materii na horyzoncie są, czy nie, należy spojrzeć na sytuację z ramy tej nieomylnej materii. I tam jest jasne: nie, nie pęka, gdy przecina horyzont w skończonym odpowiednim czasie. (Nawiasem mówiąc, dla czarnej dziury Schwarzschilda wypadanie z odpoczynku jest dokładnie Newtonowskie we współrzędnej promieniowej Schwarzschilda i właściwym czasie.)

„Przyjemny punkt widzenia” został uznany przez Oppenheimera i Snydera w 1939 r., Ale dopiero w latach 60. XX wieku, dzięki pracy Zel'dovicha, Novikova i in., Został ogólnie uznany za naprawdę znaczący w społeczności. W 1965 r. Penrose wprowadził diagramy konformalne oparte na współrzędnych Eddingtona-Finkelsteina (1924/1958), które pokazały dość wyraźnie, że zapadanie się gwiazd nie jest spowolnione, lecz kontynuuje się w osobliwości. Aby zapoznać się z historią tej zmiany punktu widzenia, por. Kip Thorne i in., The Memberane Paradigm (1986). Tematy te są powszechnie omawiane w wielu podręcznikach teorii względności.

Ok, ale skoro nadal zajmuje nieskończoną ilość czasu w kadrze dostosowanym do stacjonarnego odległego obserwatora, czy to oznacza, że ​​horyzont nigdy nie tworzy się w tej ramce? Tworzy się: podstawowe założenie w argumencie, że nie byłoby tak, że nieomylna materia musi dotrzeć do centrum, aby horyzont mógł się uformować lub przekroczył wcześniej istniejący horyzont, aby się rozszerzyć. Ale to założenie jest po prostu nieprawdziwe.

Horyzont zdarzeń jest definiowany w kategoriach przyszłej nieskończoności podobnej do światła, mówiąc mniej więcej w kategoriach tego, czy promienie świetlne uciekną, jeśli czeka się nieskończenie dużo czasu. Oznacza to, że położenie horyzontu w dowolnym momencie zależy nie tylko od tego, co się wydarzyło, ale także od tego , co wydarzy się w przyszłości. W ramach odległego stacjonarnego obserwatora, gdy materia spada w kierunku horyzontu zdarzeń, zwalnia, aby zbliżyć się asymptotycznie ... ale horyzont również się rozszerza, aby ją spotkać. Podobnie, początkowa zapadająca się materia nie musi się zapadać aż do środka, aby uformować się horyzont zdarzeń.


W jaki sposób skończyć czas życia Czarnej dziury z powodu promieniowania Hawkinga, aby była spójna z nieskończoną ilością czasu (przyszłości) potrzebnego na rozszerzenie horyzontu zdarzeń (w zewnętrznym przedziale czasowym)?

Nie trzeba: [edytować], że konkretna współrzędna czasu nie obejmuje całego kolektora jest błędem wykresu współrzędnych, a nie czasoprzestrzeni [/ edycja]. Z każdego zdarzenia wysyłaj dookólne miejsce wyidealizowanych promieni świetlnych. Horyzont zdarzeń jest granicą regionu czasoprzestrzennego, z którego żaden z tych promieni świetlnych nie ucieka w nieskończoność. To pytanie ma obiektywną odpowiedź - dla każdego promienia światła albo ucieknie, albo nie.

Zewnętrzny obserwator musiałby czekać nieskończenie długo, aby wiedzieć, gdzie dokładnie jest horyzont zdarzeń, ale to zupełnie inna kwestia. W przypadku promieniowania Hawkinga czarna dziura kurczy się, ale nie zmienia to faktu, że promienie świetlne z niektórych zdarzeń nie uciekną, a zatem istnieje horyzont zdarzeń.

Oto schemat Penrose'a sferycznie zapadającej się gwiazdy tworzącej czarną dziurę, która następnie odparowuje:

Schemat Penrose'a odparowującej czarnej dziury

r=0r=2mr=0 linii po lewej stronie, zamiast wychodzić z zapadającej się gwiazdy. Dzieje się tak, ponieważ niektóre (wyidealizowane, nieinterakcyjne) promienie świetlne z wnętrza gwiazdy również nie uciekną do nieskończoności.

Załóżmy teraz, że na tym schemacie rysujesz podobne do czasu krzywe, które uparcie trzymają się z dala od horyzontu, i upierasz się przy użyciu parametru wzdłuż nich jako współrzędnej czasu. Czy fakt, że wybrałeś współrzędne wykluczające horyzont, musi być spójny z tym, czy horyzont zdarzeń rzeczywiście istnieje? Rozdzielczość jest prosta: jeśli chcesz rozmawiać o horyzoncie, przestań używać współrzędnych, które go wykluczają.


Czy to prawda? Z punktu odniesienia poza czarną dziurą materia rzeczywiście gromadzi się (lub zbija się razem) zbliżając się do horyzontu zdarzeń, ale czy ostatecznie horyzont zdarzeń rozszerza się, aby go pochłonąć, gdy gromadzi się więcej materii?
Jonathan

2
Jeśli nalegasz na zdefiniowanie w ten sposób słowa „zlepianie”, tak, choć nie zrobiłbym tego. Jeśli chodzi o to ostatnie pytanie, właściwie nie: w miarę jak horyzont się rozszerza, przenosi na zewnątrz zamrożone, przesunięte na czerwono obrazy rzeczy, które spadły w przeszłości. To jeden z powodów, dla których nie nazwałbym poprzedniej sprawy „zbijaniem”; raczej współrzędna czasu Schwarzschilda (lub odpowiednie uogólnienie dla odległych stacjonarnych obserwatorów) jest źle zachowywana na horyzoncie, więc po prostu nie powinna być tam używana.
Stan Liou

1
Nie zgadzam się, że zewnętrzne odniesienie do czasu nie powinno być stosowane, ponieważ to właśnie „zobaczilibyśmy”, gdyby spojrzeć na czarną dziurę. Interesującym punktem, na który zwróciłeś uwagę, jest to, że „obraz” całej materii, która wpadła przed nim, przesuwa się na zewnątrz, gdy rozszerza się horyzont zdarzeń. Dziękujemy za poświęcenie czasu na udzielenie szczegółowej odpowiedzi, bardzo prowokujące do myślenia!
Jonathan

1
@StanLiou W jaki sposób skończony czas życia Czarnej dziury spowodowany promieniowaniem Hawkinga może być spójny z nieskończoną ilością czasu (przyszłości) potrzebnego na rozszerzenie horyzontu zdarzeń (w zewnętrznych ramach czasowych)?
Gerald

1
„... ale horyzont również się rozszerza, aby go spełnić”. Jak długo to trwa z punktu widzenia odległego stacjonarnego obserwatora?
Kamil Szot

10

Musimy pomyśleć o tym, gdzie występuje efekt dylatacji czasu. Myśląc o obserwacjach z każdego punktu widzenia, czyli swobodnie spadającego obiektu i obserwatora zewnętrznego, możemy pogodzić się z tym, co się dzieje, a nie z tym, co się dzieje.

Doświadczenie czasu

Musimy pamiętać, że obiekt poruszający się z określoną prędkością będzie podróżował w czasie (lub czwartym wymiarze) z mniejszą prędkością. Nie oznacza to, że porusza się wolniej, inaczej oczywiście nie podróżowałby „z określoną prędkością”.

Tam, gdzie czas zwalnia, następuje tykanie fizycznych procesów samego obiektu. Innymi słowy, mój zegar tykałby dwa razy wolniej według ciebie, gdy przeleciałem obok ciebie z prędkością 87% prędkości światła. Machałbym normalnie rękami, ale według ciebie wydaje mi się, że macham rękami dwa razy wolniej, i wydaje się, że jestem ściśnięty (nie bardzo to istotne).

Punkt widzenia spadającego obiektu

Gdybyś był obiektem wpadającym do czarnej dziury, przyspieszałbyś, gdy zbliżałeś się do horyzontu zdarzeń, ale reagowanie na podejście wymagałoby coraz więcej czasu, aż do momentu, w którym wpadłeś do czarnej dziury w mgnieniu oka . Z twojego punktu widzenia twoje podejście do horyzontu zdarzeń byłoby wykładniczo szybsze.

Innymi słowy, wpadłbyś niesamowicie szybko w czarną dziurę, ale ledwo zarejestrowałbyś to w swoim umyśle, ponieważ po prostu nie było wystarczająco dużo czasu z powodu względności.

Punkt widzenia obserwatora stacjonarnego

Teraz stacjonarny obserwator poza wpływem czarnej dziury zauważyłby coś zupełnie innego. Światło (a raczej informacje) o twoim zejściu stawałyby się coraz bardziej przesunięte ku czerwieni, ale także coraz dłużej docierały do ​​ich oczu.

Oznacza to, że według obserwatora spadający obiekt zwolniłby do zatrzymania na horyzoncie zdarzeń i zniknął.

Co więc tak naprawdę „wydarzyło się”?

  • Spadający obiekt wpadł bardzo szybko, ale prawie nie zdawał sobie sprawy, że to się dzieje
  • Stacjonarny obserwator pomyślałby, że obiekt zniknął i nigdy nie osiągnął horyzontu zdarzeń.
  • Cooper korzysta z książek o grawitacji i ratuje ludzkość.

Jak zatem obserwator może w ogóle zobaczyć czarną dziurę, jeśli z jego pozycji nigdy nie wpada do niej wystarczająco dużo masy, aby mogła ona nabierać kształtu i istnieć na początku?
LocalFluff

@LocalFluff Co to znaczy „zobaczyć czarna dziura” średnią ? Jeśli masz na myśli obserwowanie jego efektów grawitacyjnych, nie widzę problemu.
Rob Jeffries

Twoja pierwsza sekcja jest błędna. Zajmowanie skończonej ilości czasu jest właściwe, tzn. Czas doświadcza obiektu, takiego jak ty. Jako ładny zbieg okoliczności ilustrujący to, że dla swobodnego opadania promieniowego do czarnej dziury Schwarzschilda czas potrzebny do osiągnięcia horyzontu (lub dowolnej konkretnej współrzędnej promieniowej Schwarzschilda) dokładnie odpowiada przewidywaniu grawitacji Newtona.
Stan Liou

@RobJeffries Ale wtedy pozostałaby gwiazdą neutronową dla wszystkich zewnętrznych obserwatorów. Czarne dziury nigdy nie utworzyłyby się dla zewnętrznych obserwatorów, bez względu na to, jak zostaną zaobserwowani. Potencjalnie można zobaczyć czarną dziurę przechodzącą przez obiekty w tle. Niedokładna SMBH wcale nie świeci, podczas gdy gwiazda neutronowa z milionami mas Słońca bardzo blisko jej powierzchni byłaby dość dzika.
LocalFluff,

1
@LocalFluff Gwiazda neutronowa i czarna dziura są zupełnie inne. Żadna gwiazda neutronowa nie może istnieć w promieniu nigdzie w pobliżu promienia Schwarzschilda. Dlatego można zobaczyć gwiazdę neutronową.
Rob Jeffries,

5

Logiczną konsekwencją jest to, że horyzont zdarzeń nie może się uformować, ponieważ pierwsza cząstka zwalnia asymptotycznie do zera, tuż przed powstaniem horyzontu zdarzeń ( nieskończone zejście Fermata ).

Pojawienie się horyzontu zdarzeń zajmuje zatem nieskończony czas widziany z zewnątrz. Ale z powodu promieniowania Hawkinga czarna dziura istnieje tylko przez skończony czas. Stąd horyzont zdarzeń nie powstaje.

Frustrującą rzeczą jest to, że musisz być przynajmniej Stephenem Hawkingiem , aby nie zostać nazwanym maniakiem.

Obecnie głównym sposobem na obejście tego paradoksonu jest przejście na czysto ogólną relatywistyczną geometrię infallowania czasoprzestrzeni, która nie doświadcza horyzontu zdarzeń. W ten sposób unikasz horyzontu zdarzeń jako bieguna, ale osobliwość dostajesz w centrum czarnej dziury, którą rządzą jeszcze badania fizycznych praw kwantowej grawitacji.


To interesujący punkt i bardzo prowokujący do myślenia. Ciekawie będzie zobaczyć, jakie dalsze odkrycia dotyczą czarnych dziur. Nadal zastanawiam się nad sprawą, która „znajdowała się” w czarnej dziurze, gdy się utworzyła (np. Pomyślałbym, że ta materia rzeczywiście znajduje się w horyzoncie czarnej dziury / zdarzenia). Chociaż, jeśli prawdą jest, że „obraz” materii rozszerza się wraz z horyzontem zdarzeń, nawet ta materia może znajdować się na krawędzi horyzontu zdarzeń z zewnętrznego punktu widzenia.
Jonathan

@Jathanathan Jeśli przyjmiesz np. Rozwiązanie Schwarzschilda, najprostszą formę czarnej dziury, od zewnętrznego obserwatora musisz rozróżnić trzy strefy: przestrzenną, świetlną i czasową. Strefa podobna do światła odpowiada horyzontowi zdarzeń. Jeśli przekształcisz właściwości materii między tymi strefami, zmienią one swoje właściwości fizyczne tak bardzo, że termin „materia jest” nie ma większego sensu, ani „materia”, ani „nie jest”. Jeden wymiar przestrzeni zmienia role z czasem.
Gerald

1
@Jathanathan Jednym ze sposobów myślenia może być to, że informacja o materii jest przechowywana na horyzoncie zdarzeń, niektóre symulacje płynów wskazują strukturę fraktalną horyzontu zdarzeń z powodu infallacji materii; może to być sposób na przezwyciężenie paradoksu informacyjnego. To nie jest rozwiązanie Schwarzschilda ani Kerr.
Gerald

1
Zastanawiam się, czy rzeczywiście moglibyśmy „zajrzeć pod spódnice” czarnej dziury, gdyby w ogóle było „tam”. Oczywiście nie możemy, a każdy, kto twierdzi, że istnieje osobliwość, istnieje w czarnej dziurze, po prostu mówi, że model matematyczny, którego używają, mówi, że istnieje. Jeśli cała masa / energia, z której składa się czarna dziura, została skompresowana do dwuwymiarowej powierzchni na horyzoncie zdarzeń, czy jest jakiś sposób, aby obserwacyjnie powiedzieć różnicę? Szwajcarski ser ma dziury, ale nikt nie twierdzi, że dziury są szwajcarskim serem.
Howard Miller

@ Gerald FYI, szukam dowodów / referencji, aby przyznać nagrodę.
Jonathan

4

Kosmologowie prowokują do myślenia!

Jestem spóźniony do tej dyskusji, ponieważ widzę, że trwa ona dosłownie od lat i nie wiem, czy ktoś jeszcze monitoruje ten wątek, ale oto „idzie”.

Studiowałem astrofizykę na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley pod koniec lat 80., więc być może moje informacje są trochę przestarzałe, a jeśli tak, to z góry przepraszam. Spędziłem dużo czasu myśląc o tym problemie przez ostatnie 30 lat i postulowałem kilka pomysłów.

Po pierwsze, te przypuszczenia oparte są na domniemaniach:

  • czas zatrzymuje się na horyzoncie zdarzeń
  • wpadający obserwator do EH spoglądający w tył obserwowałby, jak wszechświat szybko starzeje się, by ogrzać śmierć
  • nienaładowana, nierotująca czarna dziura o masie słonecznej
  • gwiazda 2-3 mas Słońca wystarcza, by pokonać ciśnienie degeneracji neutronów i utworzyć czarną dziurę (nazwij to 2 dyskusją)

Jeśli to prawda, to przypuszczaj:

  • zacznij od gwiazdy powiedzmy 3 masy Słońca
  • musimy rozważyć istnienie parzystego horyzontu i parametry od jego „narodzin”
  • minimalny promień Schwarzschilda wynosi tylko 12 mil (2 masy Słońca)
  • oryginalny promień gwiazdy w głównej sekwencji x 100 000 km (100 M + km dla czerwonego olbrzyma)
  • obserwator początkowo krąży wokół gwiazdy
  • gwiazda pali ostatnie procenty helu, a kaskada zapada się bezpośrednio do czarnej dziury
  • gdy gwiazda zapada się, pewna ilość materii kurczy się w odległości do 12 mil od centroidu gwiazdy (nazwijmy to 2 masami Słońca)
  • Horyzont zdarzeń jest teraz formowany matematycznie i czas ZATRZYMUJE całą materię w tym promieniu
  • Materia poza tym promieniem nadal spada, ponieważ czas nie przestał jeszcze tworzyć sfery kompresji wokół EH
  • Materia już WEWNĄTRZ EH nadal spada. (ma pęd, który należy zachować). LUB, czy czas ZATRZYMUJE SIĘ W EH również w całej sferze Schwarzschilda, powodując ZAMRAŻANIE całej tej materii (powrót do zewnętrznego obserwatora? (Nieznany) (może czas Cofa się ?!)
  • Zewnętrzny obserwator obserwowałby, jak EH STOP spada i promieniuje
  • Wpadająca materia spoglądająca wstecz na wszechświat obserwowałaby teraz, jak wszechświat gwałtownie się starzeje, a może nawet aż do śmierci?
  • Jeśli tak, oznacza to, że cała spadająca materia EH po utworzeniu EH jest uwięziona w EH, dopóki czarna dziura nie wyparuje.
  • Co również prowadzi do ogromnej kompresji spadającej materii w coraz szybszych przedziałach czasowych spadających z tyłu.
  • W podanym przykładzie jest to cała masa materii słonecznej, która gwałtownie spręża się i rośnie w ciśnieniu. (W EH czas się zatrzymał, więc nie zachodzi żadna interakcja z perspektywy naszego orbitującego obserwatora Słońca, ale sukcesywnie mniej rozszerzone czasowo warstwy dalej od kompresji EH do ekwiwalentu całej nowej gwiazdy spalającej paliwo w ciągu fempto sekund wiele sekund. IE SUPERNOVA)
  • I istnieje nierównowaga przyciągania grawitacyjnego, która została teraz spowodowana między masą Słońca materii w EH a 2 masami Słońca w SW
  • W rzeczywistości wszystkie dziury powstałe w wyniku zapadnięcia się gwiazdy powinny rozpocząć życie jako promień Schwarzschilda o szerokości 12 mil i 2 masach Słońca.
  • Wzrost rozmiarów tego typu dziur (z wyłączeniem pierwotnych czarnych dziur) powinien WYŁĄCZNIE wynikać z narastania materii EH lub łączenia się EH czarnych dziur.
  • Bez względu na to, czy obserwator wpada do czarnej dziury, obserwator wszechświata szybko starzeje się za nim (przyszłość), bez względu na to, czy kiedykolwiek obserwujemy wszechświat.
  • Dlatego całe wykrywanie promieniowania z czarnych dziur wynika z interakcji materii bardzo blisko EH
  • Co nasuwa pytanie, czy GRAVITY wykracza poza EH?
  • Jeśli nie, czarna dziura powinna stracić „2” masy Słońca przy stworzeniu (możemy tylko sprawdzić, czy możemy zmierzyć masę przed jej utworzeniem w być może widocznej supernowej pary binarnej
  • Ale jeśli grawitacja wykracza poza EH zgodnie z przyjętym, wówczas grawitacja mas słonecznych w EH powinna wywierać przeciwną siłę na wewnętrzną materię, ODWalniając zapadanie się w EH!
  • Ponadto, nasze nowe detektory fal grawitacyjnych powinny słyszeć „dzwonienie”, ponieważ materia w środku nie tylko zapada się nieskończenie w osobliwość, ale „odbija się” i odbija się od grawitacji i różnych warstw dylatacji czasu
  • Jakkolwiek, MOŻE to nawet doprowadzić do pewnego rodzaju „torusa” z zamianą lub odwracaniem wymiarów (czas / odległość), a nie osobliwością
  • Dodaj do tego gęstość Plancka z tymi przeciwstawnymi siłami wewnętrznymi, a być może uzyskamy dziwne topologie czasoprzestrzenne.
  • CZYSTA spekulacja: środowisko WEWNĄTRZ czarnej dziury zaczyna przypominać historię naszego wszechświata od Wielkiego Wybuchu (biała dziura?), Jeśli po prostu zmienisz strzałkę czasu. (wszechświat nie rozszerza się tak, jak postrzegamy, ale kompresuje się w torus o różnych odległościach z naszego punktu widzenia o różnych poziomach dylatacji czasu)
  • Jako student napisałem artykuł, że nasz wszechświat jest wnętrzem czarnej dziury i widziałem wiele teorii, które skłaniają (przepraszam) do tego rozwiązania w ciągu ostatnich 30 lat
  • W tym najnowsze idee, że nasz wszechświat jest skompresowanym (3D) hologramem na 4-wymiarowej „kuli”, która reprezentuje horyzont zdarzeń równy entropii całego znanego wszechświata. Elegancki.

Przepraszam za strasznie długie komentarze tutaj. Jestem pewien, że pomysł ma więcej dziur niż szwajcarski ser. Tak właśnie wygląda wszechświat z tymi wszystkimi małymi wszechświatami kieszonkowymi, z którymi nie możemy wchodzić w interakcje!

Pytanie i odpowiedź, które mogłyby przydać się na wyższy poziom zrozumienia tych pojęć, brzmią:

Czy horyzont zdarzeń może zmienić kształt?

Jeśli materia jest zablokowana dylatacją czasu w horyzoncie zdarzeń, nie może się poruszać (względem EH). Jeśli spadająca materia może być świadkiem końca wszechświata, a nawet bardzo długiego czasu, wówczas materia jest z definicji zablokowana dylatacją czasu. Jeśli NIE jest zablokowany niszczyciel czołgów, spadający obserwator NIE POWINIEN MIEĆ WIDZIĆ SZYBKO WIEKU RZECZYWISTEGO ZA NIM.

Jeśli tak, EH może zmienić kształt:

  • materia musi poruszać się z EH (przyspieszenie? pęd? energia swobodna?)
  • LUB EH, będący definicją matematyczną, może poruszać się niezależnie od położenia materii, zmieniając w ten sposób ilość dylatacji czasu na materii, spowalniając / przyspieszając / zatrzymując materię poza EH, lub efekty NIEZNANE, jeśli znajdowały się już wewnątrz EH. (przypuszczalnie EH zawsze ZWIĘKSZA rozmiar, ale co z kształtem?)
  • powrót do kształtu: czy EH może być elipsoidą? Naleśnik? Jeśli może zmienić się z kuli w naleśnik, to czy nie oznacza to, że materia, która była już w EH w pobliżu promienia sferycznego, teraz wyszła Z CZARNEGO OTWORA, jakby to było, gdyby promień ten nagle się skurczył? (chyba, że ​​znowu zostanie w jakiś sposób przeciągnięty za pomocą EH)
  • jeśli tak jest, to czy połączenia czarnych dziur nie pozwolą na ucieczkę materii z EH poprzez stworzenie zupełnie nowej formy emisji czarnej dziury innej niż promieniowanie Hawkinga ? Jak byśmy to wykryli? Skąd mielibyśmy wiedzieć?

Myślę, że odpowiedź leży wprost w LIGO i mocniejszych wersjach tego instrumentu, które zostaną udostępnione online w przyszłości. Obserwowanie zmian, czasów przybycia, porównań widma, a ostatecznie kierunku fal grawitacyjnych i związanych z nimi wybuchów promieniowania gamma z połączonych czarnych dziur pomoże nam dokładnie ustalić, co się stanie, gdy zderzą się horyzonty zdarzeń!

Dziękujemy za poświęcenie czasu na przejrzenie tych pomysłów!


2
1) Umieść tekst między dwiema gwiazdkami, więc :,*this text* więc będzie kursywą . 2) 3 masy Słońca to zdecydowanie za mało, aby stworzyć czarną dziurę. 3) Czas zatrzymuje się na EH tylko dla dalekich obserwatorów, przedmioty spadające w EH nie doświadczają niczego, gdy go mijają. 4) Wszystkie wielkie litery nie wyglądają zbyt dobrze, sugeruję użycie kursywy (lub podwójne gwiazdki tworzą twój tekst pogrubiony ).
Peter mówi, że przywróć Monikę

I zrób coś ze swoim ścianą tekstu . Jeśli chcesz, aby inni czytali Twój wkład, upewnij się, że jest łatwy do odczytania.
Jan Doggen

Bardzo ciekawe opinie i zdecydowanie prowokujące do myślenia! Byłoby ciekawie zobaczyć, czy przyszłe obserwacje (zwłaszcza obserwacje LIGO łączących się czarnych dziur) „świecą więcej światła”, jeśli czas rzeczywiście jest zamrożony na horyzoncie zdarzeń. Interesująca jest myśl, że horyzont wydarzeń nie powinien mieć możliwości zmiany kształtu, jeśli czas jest tam zamrożony! Zdecydowanie prowokuje do myślenia.
Jonathan

4

Podano kilka wspaniałych, ale technicznych odpowiedzi, i nie mogę dodać niczego do tych bardzo miłych odpowiedzi, które wyjaśniają, dlaczego nie jest użyteczne sądzić, że czarne dziury „zamarzają” na horyzoncie wydarzeń. Mogę jednak udzielić odpowiedzi z bardziej użyteczną perspektywą filozoficzną, a mianowicie, że główną lekcją względności jest to, że rzeczywistość obejmuje wiele rzeczy dziejących się w różnych miejscach i czasach, więc rzeczywistość jest czymś lokalnym. Jako taki, jeśli chcesz wiedzieć, co wydarzyło się w pewnym miejscu i czasie (niezależnie od tego, jak zdecydujesz się nadać liczbom to miejsce i czas, to tak, jak wybrać koordynację powierzchni Ziemi), powinieneś zapytać kogoś, kto był w tym miejscu i czasie!

Zgodnie z tą prostą regułą powinniśmy sobie wyobrazić, jak pytamy kogoś, kto wypadnie poza horyzont zdarzeń, czy czarna dziura jeszcze się utworzyła, czy nie. Powiedzą, że tak, i powiedzą, że dotrą do tej centralnej czarnej dziury w skończonym czasie. To, czy dostaniesz tę wiadomość, jest trudniejsze, ale powiedzą to samo, ponieważ rzeczywistość dzieje się gdzieś i zawsze możemy sobie wyobrazić kogoś, kto by tego doświadczył - i poprosić ją . A przynajmniej wyobraź sobie, co by powiedzieli w przypadkach, gdy komunikacja staje się trudna lub niemożliwa.

Jeśli zastosujesz się do tej jednej prostej zasady, wszystkie te pozorne paradoksy współrzędnych znikną natychmiast. Współrzędne są przydatnym językiem do wykonywania obliczeń, ale nie są przydatnym językiem do robienia stwierdzeń na temat „tego, co jest”. Jest to kwestia obserwacyjna, a wszystkie obserwacje są lokalne - nikt nigdy nie obserwuje współrzędnych, a zbyt wiele jest dokonywane z arbitralnych wyborów współrzędnych.


1
wszystkie obserwacje mają charakter lokalny ” - to proste stwierdzenie jest bardzo trafne! Interpretacja kopenhaska ... uwikłanie ... nie ma czegoś takiego jak niezależna rzeczywistość?
Chappo mówi: Przywróć Monikę

1
W każdym razie niedostępne dla nauki. Nauka musi być empiryczna, więc musi być oparta na obserwatorach, aby mogła opisywać tylko lokalne wydarzenia. To może ograniczyć jego zakres. W ten sposób chronimy naukę przed niewidzialnymi wróżkami, ale nie wiemy, co jeszcze stracimy. Mimo to, jeśli ktoś mówi, że powstała czarna dziura i że przekraczają horyzont zdarzeń, musimy pozwolić, by czarna dziura istniała - nawet jeśli wiemy, że nigdy nie możemy otrzymać wiadomości, a zatem nie możemy wygenerować globalnej koncepcji z naszych własnych obserwacji.
Ken G

Einstein był głęboko zaniepokojony faktem, że rzeczywistość jest względna , dlatego napisał do Schrödingera w 1950 roku: „Jesteś jedynym współczesnym fizykiem, oprócz Laue, który widzi, że nie można obejść założenia rzeczywistości, jeśli tylko jeden jest uczciwy Większość z nich [inni fizycy] po prostu nie widzi, w jaką ryzykowną grę grają z rzeczywistością - rzeczywistością jako czymś niezależnym od tego, co ustalono eksperymentalnie ”.
Chappo mówi: Przywróć Monikę

1
Zawsze mnie to zaskakuje, ponieważ wydaje mi się jasne, że nasza zdolność postrzegania zawsze będzie ograniczona. Nigdy nie było żadnych gwarancji, że będziemy w stanie postrzegać rzeczywistość w jakiejś czystej formie - to zawsze będzie to, co przechodzi nasze filtry. Nawet wybór nauki zawiera dodatkowe filtry, gdzie była gwarancja, że ​​nic nigdy nie zostanie utracone?
Ken G

0

Obserwator wpadający do czarnej dziury nie widzi, że wpadł w osobliwość bez przeszkód. Czarna dziura zawsze wyparuje przed nieskończonością, dlatego nieomylny obserwator spadnie na środek odparowanej czarnej dziury i nie znajdzie nic specjalnego poza uniwersalną śmiercią cieplną.


1
Nawiasem mówiąc, fizycy na całym świecie zdają się być zdezorientowani co do tego, co się stanie, gdy dodasz nieskończoność. Zignoruj ​​parowanie czarnej dziury. Twierdzenie jest takie, że fizyka obowiązuje podobnie we wszystkich układach odniesienia. Tyle że nie ma ram odniesienia dla dalekiego obserwatora, ponieważ po nieskończonej ilości czasu nieomylny podmiot wciąż nie spada poza horyzont. Nie ma więc oczywistego powodu, aby powiedzieć, że nieomylny obserwator będzie miał normalne doświadczenie w czasie = nieskończoność. Nie możesz dodać nieskończoności ani podzielić przez nieskończoność. Straciłeś kontakt z fizycznymi koncepcjami, kiedy próbujesz to zrobić.
Sprytny facet

1
Cały problem wynika z nieprawidłowego rozszerzenia analitycznego. To tak, jakby próbować opisać wszechświat jako foton, który widziałby, jak się rozwija. Wszechświat istniałby tylko w dwóch stanach: t = 0 it = 1. Oba stany nie dzieliłyby żadnych odkrytych związków i byłyby naprawdę arbitralne, ponieważ doznanie fotonowe wymaga dzielenia czasu przez nieskończoność, a zatem nie ma sensu o tym mówić.
Sprytny facet

Nie rozumiem, co jest nie tak z tą odpowiedzią, zakładając, że czarne dziury faktycznie wyparowują z powodu jastrzębiego promieniowania, a dylatacja czasu jest taka, że ​​obserwator wpadający do czarnej dziury obserwuje przyszłość wszechświata. Mogłoby być fajnie, gdyby odpowiedź na to trochę się rozwinęła. Zdecydowanie intrygująca myśl! W tym przypadku nie wierzę, że zaangażowany jest nieskończony czas, ponieważ upłynie określony czas, zanim czarna dziura wyparuje. Zobacz także: astronomy.stackexchange.com/questions/2524/…
Jonathan

2
To źle, ponieważ infaller dociera do centrum w krótkim czasie, na własnym zegarze. Po prostu nie dbają o to, aby współrzędna czasu była używana przez jakąś osobę w nieskończoności, i nie powinniśmy używać nielokalnej współrzędnej czasu, aby powiedzieć „co się dzieje” gdzie indziej. To jedna z głównych lekcji względności - rzeczywistość jest lokalna , więc zapytaj osobę na scenie. Cała reszta to tylko współrzędne, a zbyt wiele składa się ze współrzędnych.
Ken G

Rzeczywiście, jest to podobne do problemu, który pojawia się w kosmologii - „obserwowalnego wszechświata”. Poza tym są smoki, które przejmujemy przez machinę kosmologicznej zasady - ale wiemy tylko, że nigdy nie poznamy pełnego, globalnego wszechświata i wszystkiego, co mogłoby zawierać, że jakiś obserwator jest doświadczamy, ale nigdy nie będziemy.
Ken G
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.