Асимметричное решение Шварцшильда - неравная масса с каждой стороны

Посмотрите на любой график координат Крускала – Секереса решения Шварцшильда. Везде показывает одинаковую массу. Тем не менее, две стороны не могут разговаривать друг с другом, поскольку никакая информация, частицы и т. д. не могут пересечь горловину червоточины. Так как же стороны «знают», что их масса одинакова?

Итак, есть ли способ нарисовать график Крускала — Секереса с неравными массами на каждой стороне? Другими словами, будет ли геометрия пространства хорошо и плавно играться на границе между областями II и III, где различные массовые решения находятся рядом друг с другом?

Другой способ выразить это так: если вы наложите две диаграммы KS с разной массой, M1 в области I && II и M2 в области III и IV, а затем выполните диаграмму вложения, вы увидите что-то отличное от версии с одной массой.

Другой способ выразить это. Решение Шварцшильда статично и уникально. Так можно ли когерентно сшить два из них с разнородными массами? Если нет, то, казалось бы, нужно другое - нестатическое - решение, что было бы удивительно, поскольку нестатическим должен быть только один параметр (М).

Посмотрите, скажем, http://www.csun.edu/~vcmth00m/embedding.pdf или аналогичный для диаграмм.

Вам придется сшивать по времениподобной или нулевой кривой. Если бы вы сделали это, то у вас должен был бы быть разрыв в метрике или ее первой производной вдоль этой кривой. Таким образом, вы ввели бы кривизну сингулярности в пространство-время. Любое решение с постепенной градацией убьет статичность, поскольку у вас будут меняющиеся градиенты вдоль времениподобной или нулевой кривой.
@JerrySchirmer Расширенное решение Шварцшильда в любом случае не является статичным (нет времениподобного вектора Киллинга за горизонтом), поэтому я бы не стал слишком беспокоиться об этом. Если я правильно понимаю, ОП предлагает сшить вдоль горизонта (белая дыра в области I и черная дыра в области III?), поэтому вам понадобится какой-то Т мю ν на этой нулевой поверхности. Сможете ли вы организовать это в соответствии с энергетическими условиями и т. д., мне не под силу...
После комментария @JerryShirmer вам нужно будет определить один набор ты , в для ты + в 0 (в функции р , т ) и еще набор ты , в для ты + в 0 . Таким образом, у вас будет разрыв в ты + в "=" 0 , для метрики или ее производной (формулы 3 и 4 по вашей ссылке)
Спасибо за комментарии. Казалось бы физически возможным, более вероятным, чем нет, что «настоящая» червоточина будет иметь разные массы с каждой стороны. Таким образом, кажется, что должно быть какое-то решение уравнений ОТО для этого сценария, но поскольку существует разрыв вдоль линии u + v = 0 в координатах KS, это не просто два Шварцшильда, поскольку они не будут сшиваться на этой линии.
@TomAndersen: Возможная альтернативная проблема может заключаться в рассмотрении процесса слияния бинарных черных дыр с двумя разными начальными массами.
@Trimok: пространство-время бинарной черной дыры очень сильно отличается от пространства-времени Шварцшильда.
Разве это не просто применение теоремы Биркгофа? Пространство-время Шварцшильда — это уникальное вакуумное решение со сферической симметрией. Если сделать массы двух сингулярностей неравными, это не повлияет на симметрию, поэтому вы не можете сделать это, не нарушив теорему Биркгофа.
Бен, вот в чем вопрос. Если это невозможно, то откуда геометрия «знает», что одна сторона имеет ту же массу, что и другая. Предполагается, что связи не будет.

Ответы (2)

Довольно легко сделать раствор с неравными массами.

Сначала начните с одного решения Шварцшильда массы m и расширьте его, как вам угодно, для координаты r<3m. Затем возьмите решение Шварцшильда для массы M в диапазоне m3m и решение для массы m в диапазоне r<3m и сшейте их вместе в диапазоне r=3m. Поскольку M>m, это требует размещения некоторой обычной массы на этой поверхности r=3m.

Теперь у вас есть решение с массой M для r>3m и массой m для r<3m, в том числе для r настолько меньше 3m, что они открываются с другой стороны червоточины.

Это не вакуумный раствор, в пространстве-времени есть энергия-стресс. Вот что делает энергия напряжения: она заставляет пространство-время искривляться иначе, чем в вакууме.

Приведенное выше решение легко описать, но оно не является гладким. Вы можете сделать его гладким, имея область перекрытия, где вы берете ряд решений Шварцшильда массы между m и M и плавно переходите между ними. Тогда это потребует плавного распределения сплошной обычной материи в области перекрытия.

У вас будет нестатическая ситуация (не шварцшильдовская), если есть неравные массы. Джерри Ширмер прав. Чтобы уточнить:

Если вы ошибетесь достаточно рано (сразу после того, как белая дыра превратится в черную), единственный способ получить геометрию Шварцшильда — это иметь равные массы. Хотя наблюдатель во вселенной A никогда не сможет достичь наблюдателя во вселенной B, A и B все же могут достичь одной и той же точки внутри черной дыры и (на короткое время) встретиться друг с другом, если они попадут в нее раньше. Предположим, что A падает в черную дыру массы m1, а B попадает в массу m2, m1

Хитрость получения неравной массы и геометрии Шварцшильда заключается в том, что наблюдатели ждут, пока они не смогут достичь друг друга, а затем B сбрасывает массу в дыру. Сбрасывание массы на одну вселенную не увеличит массу на другой стороне, потому что если бы это произошло, вы могли бы использовать массовые изменения для общения! Глобальная геометрия больше не является шварцшильдовской, но и А, и В, попадая в нее, будут иметь доступ только к изолированным частям локально-шварцшильдовской геометрии.

Однако эта червоточина является математическим объектом, а не физическим. Когда звезда коллапсирует в дыру, с вращением или без него, параллельной вселенной не существует. Настоящие черные дыры подвергаются «массовой инфляции», что в основном означает, что энергия, высвобождаемая при падении массы внутрь, создает большую массу, которая создает большую гравитацию, которая... и вы в конечном итоге получаете сингулярность, подобную Шварцшильду, которая сокрушает все. Но о червоточинах по-прежнему весело думать!

Хорошо, но что, если дыра имеет одинаковую массу, настоящий крускал - максимально протяженный объект, то в него входят два человека неравной массы. Тогда масса каждой стороны не равна, люди встретились незадолго до смерти. Нет «необходимости ждать», пока наблюдатели не смогут видеть друг друга.
Попадание наблюдателей сделает его больше не Шварцильдом. Это верно даже для одного наблюдателя в одной дыре. Я уточнил свой ответ.
Вопрос был в глобальном решении, которое вообще не требует падения. Я согласен, как только вы упадете, это изменит геометрию.