Carson Myers

Почему ты не можешь избежать черной дыры?


Черные дыры Относительность Физика

Я понимаю, что горизонт событий черной дыры образуется в радиусе от сингулярности, где скорость вылета равна с. Но также верно, что вам не нужно ускорять скорость, чтобы избежать объекта, если вы можете поддерживать какой-то толчок. Вы могли бы избежать земли со скоростью 1 км / ч, если бы вы могли поддерживать достаточное количество тяги в течение достаточного времени. Итак, если вы проходите прямо под горизонтом событий, разве вам не удастся вытащить свой путь назад, несмотря на ускоряющуюся скорость? Или это ограничение должно быть сделано исключительно с релятивистскими эффектами (остановка времени для внешних наблюдателей на горизонте событий)?

Omar
Толчок просто помогает вам ускоряться до точки, где вы достигаете скорости вылета. Никакого количества тяги было бы достаточно, чтобы вы могли достичь скорости света.

Keith Thompson
@Omar: Да, но в чистой ньютоновской физике вы могли убежать, не достигнув скорости выхода на поверхность . Это невозможно только из-за релятивистских эффектов.

Omar
@KeithThompson. Вы правы. В ньютоновской физике нужно пройти достаточно далеко до точки, где он ускоряет скорость, достаточно низкую. Таким образом, скорость выхода на поверхность не требуется. Однако для BH нужно двигаться со скоростью света, чтобы навести верх над горизонтом событий. Поэтому теоретически, если бы вы могли достичь с с , вы можете оставаться на вершине горизонта событий. Конечно, когда-то внутри, у вас нет шансов из-за эффектов пространственно-временного искажения.

B T
Мы знаем, что современная физика является противоречивой в случае черной дыры. Особенности и горизонты событий - это артефакты теорий, которые, очевидно, не могут предсказать вещи с какой-либо степенью точности. Вероятный ответ: вы можете избежать черной дыры, или даже эти черные дыры, которые были задуманы по теории Эйнштейна, на самом деле не существуют. Наиболее вероятным сценарием является то, что что-то еще существует, когда мы в настоящее время вынуждены предсказать черную дыру.

Ответы


FrankH

@Florin абсолютно прав, но иногда картина стоит тысячи слов. На этом веб-сайте есть несколько фотографий и объяснений о том, как будущий световой конус начинает указывать только на внутреннюю часть черной дыры, как только вы проходите горизонт событий.

Вот одно из изображений:

введите описание изображения здесь

Время вертикально, цилиндр представляет собой горизонт событий, а конусы - это будущие световые конусы для наблюдателя, когда они попадают в черную дыру.

Обратите внимание, что даже если бы наблюдатель мог мгновенно ускориться до почти скорости света, они все равно были бы привязаны к будущему световому конусу. Итак, как только горизонт событий пересек, они не могут убежать.

ОБНОВЛЕНИЕ: Как отмечает @Florin в комментарии, вращающиеся черные дыры еще более странны, чем невращающаяся черная дыра Шварцшильда, описанная выше. В частности, есть область за пределами горизонта событий, называемая эргосферой, где пространство-время тянется вокруг черной дыры быстрее скорости света (относительно отдаленных звезд). Можно войти в эргосферу и все же убежать до бесконечности. На самом деле часть энергии вращения черных дыр может быть извлечена в этой области и может быть источником энергии для гамма-всплесков.

Я также хотел бы отметить, что локальный эксперимент не может быть проведен, чтобы определить, когда наблюдатель пересек горизонт событий. Он будет «чувствовать» совершенно нормальным - это только будущее направление световых лучей изменяется при пересечении горизонта и не может определяться локально. На самом деле «нормальное ньютоновское» понятие «силы» силы тяжести не должно быть особенно сильным на горизонте. Более массивная черная дыра имеет более низкий горизонт «силы тяжести». Рука махающего способа видеть это состоит в том, что ньютоновская сила пропорциональна 1 р 2 1 р 2 но радиус горизонта событий пропорционален массе, M M ; так что поверхностная сила пропорциональна 1 M 1 M , См. Эту статью в Википедии для более тщательного обсуждения того, что может означать даже говорить о понятии «сила» в Общей теории относительности.

Florin Andrei
Отличный пример. Проблема заключается не в том, насколько быстро вы двигаетесь. Проблема в том, что направление «вверх» больше не существует; в любом направлении, которое вы смотрите, вы смотрите вниз. Пространство просто ужасно искажено, привязано к самому узлу. Вы можете выбирать только более короткие или более длинные пути вниз. Кстати, хотя все датчики уходят в бесконечность в центре, я считаю, что время поразить сингулярность на самом деле конечно. Итак, ваша судьба запечатана, несмотря ни на что.

Florin Andrei
BTW, для завершения - если это вращающаяся черная дыра, я считаю, что недавно слышал, что стабильные орбиты внутри горизонта событий действительно возможны, а некоторые люди предполагают, что планеты могут существовать, даже укрывая жизнь - если черная дыра большая достаточно. Таким образом, другими словами, если черная дыра вращается, не все направления указывают вниз; некоторые направления указывают «вокруг». Но это все; до сих пор нет «вверх», или, по крайней мере, нет «все в порядке». Но вся эта концепция очень далека.

Anixx
«Я также хотел бы отметить, что локальный эксперимент не может быть проведен, чтобы определить, когда наблюдатель пересек горизонт событий, он будет« чувствовать себя совершенно нормально »- ну, по крайней мере, приближаясь к горизонту, радиус BH будет уменьшаться, так что он, наконец, испарится, когда вы коснетесь горизонта. В этот момент вы испытаете температуру доски и бесконечный поток энергии.

Florin Andrei

Я хочу, чтобы те, кто популяризировал науку, перестали говорить о скорости света. Это просто путает людей.

Забудьте о скорости. Подумайте с точки зрения энергии. Тебе понадобится бесконечное количество энергии, чтобы выбраться из нее. Бесконечные. Смысл, это как иметь дело с мафией: независимо от того, сколько вы тратите, этого все равно недостаточно.

Подумайте с точки зрения топологии. Изнутри горизонта событий нет возможных траекторий снаружи. Это чисто геометрическая проблема; пространство-время настолько искажено, что любая траектория, которую вы могли бы вообразить, начиная с вашего текущего положения, идет только на внутреннюю часть горизонта событий.

Более того, любая траектория внутри горизонта событий только указывает вниз. Правильно, везде, где вы смотрите, вы смотрите вниз к центру.

3 пространственноподобных размера и 1 временная размерность нормального пространства-времени теперь становятся 3 временными и 1 пространственноподобным размером. Все эти 3 времениподобные размеры заканчиваются в центральной сингулярности. Это означает, что когда-то внутри вы можете только спуститься.

Вот как серьезно нарушено пространство-время. Это не вопрос скорости, черт, даже энергия не имеет значения, это то, что пространство и время сами привязаны к большому винтовому узлу, который не имеет смысла и, по-видимому, предназначен для того, чтобы сосать вас.

Физики называют это крахом пространственно-временной геометрии.

Omar
Я не думаю, что плохо думать о скорости побега. Причина, по которой вам потребуется бесконечное количество энергии, - это то, что вам нужно будет достичь с с , Я согласен с пространственно-временными искажениями, но для простых терминов мышление об ускоряющей скорости отлично.

Florin Andrei
Большинство людей автоматически думают «так, двигайтесь быстрее скорости света, и вы сбегаете». Что такое BS, потому что «скорость света» в локальном кадре действительно означает бесконечную скорость (она ограничена только в удаленном кадре). Это то, что большинство людей не понимает, потому что никто не хочет объяснять им это - что «скорость света» и бесконечная скорость - одно и то же, в системе отсчета движущегося объекта. В статьях поп-сци очень просто лечить все от pov удаленного кадра, что абсурдно с релятивистской точки зрения - выбор кадра имеет решающее значение.

Florin Andrei
Я говорю следующее: в рамках движущегося объекта вы можете покрывать сколь угодно большие расстояния в произвольно короткие промежутки времени; эффективно, релятивистские эффекты объединяются, чтобы позволить вам «бесконечную» скорость - только в этом фрейме. Однако в рамках внешнего наблюдателя движущийся объект оказывается ограниченным скоростью света. Pop-sci представляет только вещи из внешнего фрейма, не обращая внимания на то, как в кадре движущегося объекта вы можете идти в любом месте за короткое время, сколько захотите. Быстрее c невозможно, потому что c во внешнем фрейме бесконечная эффективная скорость в движущейся системе.

Florin Andrei
Например, вы могли бы перейти отсюда к галактике Андромеды через секунду - в ракете ракеты; эффективно огромная скорость (из-за сокращения пространства и т. д.). Однако поездка по-прежнему займет 2,5 миллиона лет в раме Земли. Скорость света никогда не является пределом для самой ракеты (и я говорю здесь об эффективной скорости - я знаю, что c остается неизменным в любом кадре). Это только предел для тех, кто остался позади.

Omar
Боюсь, что это не так. Специальных систем отсчета нет. Законы физики сохраняются во всех системах отсчета, поэтому вы не можете двигаться быстрее, чем скорость света в любой системе координат. Эффекты замедления времени и сокращения длины означают, что оба наблюдателя, путешествующие и неподвижные, будут измерять ту же скорость.

Anonymous

Я полностью согласен с ответом @ FrankH. Я просто хочу подчеркнуть основное заблуждение, которое многие авторы дают, когда говорят об ускоряющих скоростях из черных дыр. В ньютоновской физике может быть «черная дыра», без ГР, и, действительно, это известно с 18-го века (см., Например, страницу Википедии ). Все, что вам нужно, - найти радиус вне массы M, где скорость вылета равна скорости света.

К сожалению, этот радиус точно соответствует радиусу Шварцшильда, 2 G M / c 2 2 г M / с 2 , заставляя многих думать, что ньютоновские аргументы применяются несколько. Одним из ключевых различий является то, что подразумевается под «побегом». Скорость вылета - это скорость, с которой вам придется идти в бесконечность без дальнейших усилий. При любой меньшей скорости вы могли бы перемещать некоторое ненулевое расстояние от поверхности ньютоновской черной дыры до того, как ее оттащили. Учитывая источник тяги, аргумент в исходном вопросе показывает, что вы всегда можете избежать такого объекта. С GR, все по-другому, и вам никогда не разрешается идти на какую-либо сумму выше горизонта событий, независимо от того, сколько ракетного топлива у вас есть.


Anixx

На самом деле можно выйти из горизонта. Чтобы выйти, нужно только достичь скорости выше, чем c.

Но ни один объект, который несет информацию, не может достичь этой скорости, это нарушит жертву. Таким образом, изнутри горизонта могут выйти только те, которые не имеют никакой информации.

Одной из таких вещей является излучение Хокинга (не только фотоны, но и частицы), которые можно рассматривать как квантовое туннелирование из BH. Заметим, что во всех случаях туннелирования (скажем, при распаде ядра) испускаемая частица достигает скорости выше c. Это не нарушает несчастный случай, потому что этот процесс является вероятным и поэтому не может использоваться для передачи информации.


Larry

Когда ученые говорят, что скорость выхода черной дыры больше скорости света, это означает, что если вы покинете поверхность черной дыры со скоростью, близкой к скорости света, и во время поездки вы не получите дополнительный импульс скорости, то в конце концов вы отступите. Это абсолютно верно. Но если вы получите ускорение скорости во время поездки, вы можете поддерживать скорость около скорости света, а затем, в конце концов, вы перейдете на орбиту, скорость выхода которой ниже скорости света, тогда вы можете избежать черных дыра. Таким образом, миф о том, что «ничто не может избежать черной дыры», неверно.

JLA
Я бы хотел понизить, но не хочу терять очки. Во всяком случае, этот ответ совершенно неверен.

Brandon Enright
Я пожертвую своим представителем. Это так неправильно. Это было бы справедливо только классически. Но классически скорость света не является пределом, который все еще делает это несколько неправильным.

Larry
Я не сказал, что скорость космического корабля быстрее скорости света. Я сказал, что космический корабль поддерживает скорость около скорости света, например, 99% скорости света. Эта скорость достижима. По этой скорости космический корабль должен быть способен достичь орбиты, скорость выхода которой меньше скорости света.

JLA
Нет такой точки внутри черной дыры, где вам нужно будет ехать менее чем на c, чтобы убежать, так что вы ответ по-прежнему совершенно не прав. Как только вы войдете в черную дыру, вы не сможете даже развернуться, а тем более бежать.

JLA
На этот вопрос уже отправлено несколько подробных объяснений. Если вы хотите другой, поверхности с постоянным радиусом внутри черной дыры являются пространственно подобными, поэтому для поворота вам нужно будет двигаться быстрее, чем скорость света, поэтому вы не сможете убежать.

Смотри также