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!
źródło
Odpowiedzi:
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.
źródło
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.
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:
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.
źródło
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”?
źródło
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.
źródło
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:
Jeśli to prawda, to przypuszczaj:
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:
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!
źródło
*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 ).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.
źródło
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.
źródło