Черная дыра, скорость убегания, рост?

Я знаю, что ничто не может ускользнуть от черной дыры, и я понимаю попсовское объяснение геодезических пространственно-временных характеристик вокруг и внутри горизонта событий.

Однако у меня есть некоторые проблемы с последующим мысленным экспериментом, учитывая, что есть много ссылок на то, что пересечение горизонта событий СМЧД должно быть совершенно незаметным для проваливающегося субъекта:

Я в спортзале - обычном, на Земле. Убегающая скорость Земли составляет около 11,2 км/с. Тем не менее, я могу поднять вес, скажем, на один метр даже на меньшей скорости, скажем, на один метр в секунду.

Далее, представьте, что я парю в метре над горизонтом событий. Насколько я знаю, для невращающейся ЧД это вполне возможно. Как и на Земле, я мог бы поднять вес на один метр со скоростью меньше скорости убегания (которая в данный момент равна скорости света минус х).

Сейчас я парю в метре ниже горизонта событий. Смог бы я поднять груз на один метр со скоростью меньше космической скорости (которая в данном случае равна скорости света плюс y; не уверен, что x и y равны), или я не смог бы зависнуть на этой скорости? должность?

Предполагая, что ответ отрицательный на один или оба, как это могло бы показаться мне как предмет?

Нет, вы не можете зависнуть внутри горизонта событий. По мере продвижения вперед во времени вы также должны приближаться к центру ЧД. И не так просто зависнуть за пределами EH. Требуемое ускорение невыносимо для ЧД звездной массы. Для SMBH она становится меньше, но чтобы уменьшить ее до 10 м / с 2 вам понадобится ЧД массой около 15 триллионов солнечных масс, что примерно в 75 раз больше, чем самая большая из найденных ЧД.
Спасибо за комментарий @PM2Ring. Я мог бы захотеть скорректировать часть мысленного эксперимента так, чтобы предположим, что мой космический корабль имеет практически бесконечные запасы энергии и эффективность, то есть, если для зависания требуется миллиард гигаватт, мы можем себе это позволить и делать это до тех пор, пока это теоретически возможно (т. е. никакой магии, машины времени и не быстрее света)
Внутри EH все линии мира ведут вас к центру, никакое зависание невозможно, независимо от того, сколько у вас энергии. Сразу за пределами EH вы можете зависнуть, если выдержите перегрузку, но это маловероятно. Sgr A*, СМЧД в центре Млечного Пути имеет массу «всего» 4 миллиона масс Солнца. Гипотетическая ЧД, о которой я упоминал ранее, примерно в 4 миллиона раз массивнее этой. Таким образом, чтобы зависнуть чуть выше Sgr A*, вам нужно тянуть около 4 миллионов g. Даже если ваш космический корабль сможет это сделать, вы не выживете. Вы будете тонким красным пятном на палубе вашего корабля задолго до того, как ускорение станет таким высоким.
ОП, это хороший вопрос, но поймите, что здесь вы сталкиваетесь с некоторыми основными проблемами ньютоновской физики!

Ответы (3)

Ничто не может быть неподвижным внутри горизонта событий, и все, даже свет, должно двигаться внутрь. Следовательно, ваша аналогия не может работать, и именно поэтому использование идеи космической скорости — очень плохая идея в общей теории относительности.

т.е. вы не можете находиться в фиксированной р координировать подъем веса. Вы должны падать внутрь, как и любой вес, который вы поднимаете, как и луч света, который вы направляете радиально наружу.

Это скорее чисто физический вопрос, и я не уверен, что он подойдет и там, но я могу коснуться некоторых основ.

Я в спортзале - обычном, на Земле. Убегающая скорость Земли составляет около 11,2 км/с. Тем не менее, я могу поднять вес, скажем, на один метр даже на меньшей скорости, скажем, на один метр в секунду.

Вы можете поднять вес в спортзале и удерживать его там, но только выполняя постоянную работу. Если вы отпустите его, он упадет на пол и издаст шум, и, возможно, ваше членство будет аннулировано.

Во всяком случае, в мысленном эксперименте вы могли бы подняться по лестнице вверх на орбиту Земли, мимо спутников, и продолжить движение мимо Сферы холмов Земли, где гравитация Солнца возьмет верх, и вы сможете отпустить ситуацию и расстаться с Землей. Неважно, как быстро вы поднимаетесь по лестнице, но это потребует постоянной работы. Приложение работы не имеет ничего общего со скоростью убегания. Скорость убегания подобна подбрасыванию мяча в воздух: как только вы отпускаете мяч, у него появляется начальная скорость, и действует закон «то, что поднимается, должно опускаться».

То, что поднимается, должно опускаться, если предположить, что мы игнорируем сопротивление воздуха, — это хороший способ объяснить скорость убегания. Если вы бросите что-то со скоростью более 11,2 км/с, оно никогда не упадет, а будет продолжать лететь вверх, пока не улетит с Земли.

Скорость убегания не применяется к ракетам, которые используют тягу в течение нескольких минут, чтобы выйти из-под земного притяжения и выйти на орбиту. (технически на орбите все еще находится в гравитационном поле Земли, но оно избегает значительной части земного притяжения, чтобы оставаться на орбите) - см. xkcd

Скорость убегания применяется только к начальной скорости и игнорирует сопротивление воздуха.

Далее, представьте, что я парю в метре над горизонтом событий. Насколько я знаю, для невращающейся ЧД это вполне возможно. Как и на Земле, я мог бы поднять вес на один метр со скоростью меньше скорости убегания (которая в данный момент равна скорости света минус х).

Вы можете поднять вес на 1 метр в своем тренажерном зале, потому что поверхность земли держит вас. Горизонт событий не имеет поверхности, поэтому вам не на чем стоять. Кроме того, ваш спортивный вес будет весить (я не хочу подсчитывать, сколько), но вблизи поверхности черной дыры гравитация настолько высока, что в вашем сценарии перо будет весить, вероятно, тысячи, а может, и сотни тысяч тонн. Подъем без поверхности под вами и с перьями весом в тонны создает несколько проблем с вашим сценарием. Я не уверен, что что-то из этого применимо к вашему вопросу в вашем мысленном эксперименте, я просто указываю на некоторые возникающие трудности.

@PM2Ring указывает, что если черная дыра достаточно велика, вес и поверхностная гравитация действительно уменьшаются, что звучит странно, но кажется правильным, но нет таких больших черных дыр, и все еще нет поверхности, на которой можно было бы стоять.

Сейчас я парю в метре ниже горизонта событий. Смог бы я поднять груз на один метр со скоростью меньше космической скорости (которая в данном случае равна скорости света плюс y; не уверен, что x и y равны), или я не смог бы зависнуть на этой скорости? должность?

Вы не можете парить под поверхностью черной дыры, если у вас нет источника энергии, который бросает вызов законам физики.

Возможно, проще думать о пространстве-времени, в чем я не эксперт, но определение пространства-времени внутри черной дыры таково, что никакое ускорение не может отодвинуть что-либо дальше от сингулярности. Ни топливо, ни ручная сила не могут сдвинуть какую-либо часть чего бы то ни было в направлении от центра черной дыры. Каждое направление указывает на центр. Пространство внутри черной дыры становится подобным времени. Можно замедлить время, но нельзя повернуть вспять. Поднять что-то вверх не более возможно, чем шагнуть назад во времени.

Я не знаю, поможет ли это. Может кто лучше меня объяснит.

Спасибо за ваш ответ. Я знаю, что гравитационное притяжение может быть огромным, но тем не менее должно быть (теоретически) возможно парить над горизонтом событий, даже если это будет стоить много энергии. Я предполагаю, что, основываясь на вашем ответе, наблюдатель должен иметь возможность видеть некоторые изменения в физике прямо в момент движения через горизонт событий, поскольку они больше не могут поднимать вес (поскольку все направления просто указывают на сингулярность). Также не уверен, что атомы останутся нетронутыми (я знаю, что электроны не вращаются механически в сферах, но, похоже, ничто не сможет вращаться вокруг чего-либо внутри ЧД)
@tuomas наведите курсор выше, да. В вашем вопросе изначально говорилось о наведении курсора ниже - я знаю это, потому что скопировал это в свой вопрос. Что касается наблюдения изменений в физике, все еще ведутся споры о том, что именно происходит на горизонте событий, но я понимаю, как любитель, а не ученый, что вы не увидите никаких изменений в законах физики на горизонте событий. . Я согласен с вами насчет того, что атомы не остаются целыми. Это также потенциальная проблема. Дело не столько в том, что меняется физика, сколько в том, что пространство-время становится неизбежным.
@tuomas - Если предположить, что это очень большая невращающаяся черная дыра, вы не заметите никаких изменений в физике в непосредственной близости от вас, когда вы пересекли горизонт событий. Вы бы заметили, что Вселенная за пределами черной дыры, которая уже выглядела бы сильно искаженной, когда вы были вблизи горизонта событий, постепенно сжималась бы в смещенный в красную сторону шар, который, казалось бы, удалялся от вас с возрастающей скоростью, независимо от того, сколько энергии вы использовали. провел, пытаясь догнать его. Только гораздо позже ваши атомы будут разорваны на части.

Один из способов представить внутреннюю часть черной дыры состоит в том, что сингулярность приближается к вам со скоростью, превышающей скорость света. Даже если вы направите луч света прямо вверх, сингулярность появится позади него и съест его. Может показаться, что я говорю чепуху, но рассмотрим диаграмму Крускала-Секереса . На диаграмме в статье в Википедии линии под углом 45 градусов обозначают скорость света, но гипербола, представляющая сингулярность, имеет меньший наклон.

Черная дыра, скорость убегания, рост?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v