Он увеличился, уменьшился или остался прежним? Может быть, он взрывается до бесконечности...
Вот аналогичный вопрос: имеют ли черные дыры бесконечные площади и объемы? Но отличается тем, что спрашивает, как посчитать ответ, а я хочу качественного обсуждения. Кроме того, я не понял большую часть вещей в ответах. Если вы просто визуализируете трехмерное пространство как двухмерную поверхность и изгибаетесь, как резиновый лист, и рисуете квадрат, кажется, что квадрат будет сжиматься в одном направлении и растягиваться в другом, так что это не так просто. Я понимаю, что эта концепция довольно математическая, и я не против математики в ответах, просто не предполагайте, что я собираюсь понять GR и т. Д.
Если вы рассматриваете рог Габриэля (результат использования функции в другом вопросе), который имеет бесконечную площадь поверхности, ответ может быть бесконечным. Также учтите, что закон тяготения Ньютона имеет r ^ 2 в знаменателе, и я думаю, что где-то читал, что ньютоновская гравитация была выведена в результате теории относительности, поэтому разумно попробовать одну из этих поверхностей, я просто не знаю, насколько это разумно, поскольку кривизна пространства-времени и гравитационная сила — это яблоки и апельсины, и, что более важно, ньютоновские идеи должны работать только в некотором пределе.
Редактировать: я только что понял, что кто-то, вероятно, будет кричать на меня за то, что я сказал: «кривизна пространства-времени и гравитационная сила - это яблоки и апельсины», поскольку одно было изобретено, чтобы объяснить другое. Но я имею в виду, что не кажется логичным брать уравнение Ньютона и отображать его как пространство-время. Имеет ли это?
Я думаю, что проблема в понимании этого заключается в идее «пространства, засасываемого черной дырой». Реальность такова, что материя «засасывается» в черную дыру. Пространство искривлено вокруг черного целого, но пространство ни во что не «всасывается».
Вот проблема. Что такое космос? Вы не можете коснуться пространства (или, лучше, пространственно-временного континуума). Итак, одна точка зрения состоит в том, что пространство — это место, где существует материя. Тем не менее, вы могли бы иметь «пространство» без материи в нем (пустое пространство). Или у вас может быть пространство с материей (например, планета Земля). Обратите внимание, что материя может существовать только в космосе. Так что невозможно (по крайней мере, в этой вселенной) иметь материю без пространства.
В таком случае, что означает «деформация» пространства? Одна вещь, которую мы можем сделать, это взять луч света и заставить его пересечь область пространства. Если пространство пусто, луч света будет следовать по прямой линии. Но если в этом пространстве есть какая-то материя и луч проходит вблизи материи, то его траектория немного искривится (если, скажем, материей была земля). Материя исказила пространство. Материя не всасывает пространство, но материя взаимодействует с пространством таким образом, что путь луча света уже не является прямой линией.
По мере того, как материя, занимающая участок пространства, увеличивается (увеличивается ее плотность), искривление пространства становится более сильным. Луч света изгибается все больше и больше. Кроме того, чем ближе луч подходит к материи, тем больше он изгибается. Интересно, что изгиб является параболическим, как комета, пролетающая мимо Солнца. Если масса становится достаточно большой, а луч света подходит достаточно близко (ровный горизонт), путь света изгибается настолько, что свет вращается вокруг объекта. Этот объект известен как черная дыра.
Обратите внимание, что если луч света находится за пределами горизонта событий, то траектория искривляется, но свет не «всасывается» в черную дыру.
Теперь мы подошли к вашему вопросу. Объем пространства не меняется, меняется только то, как другие куски материи и как лучи света взаимодействуют с этим пространством (пространство искривляется). Теперь «странности» вблизи черной дыры действительно случаются. Когда свет направляется к искривленному пространству, он смещает цвет в сторону синего конца спектра (аналогично эффекту Доплера). Как только свет проходит мимо черной дыры, его цвет смещается в сторону красного конца. Время также изменяется вблизи черной дыры (значительно замедляется).
Итак, как вы измеряете пространство? Один из способов — послать импульс света к зеркалу и измерить время, которое требуется свету, чтобы добраться до зеркала и обратно. Это время прохождения туда и обратно затем дает расстояние как D = T * C / 2, где D — расстояние между вами и зеркалом, T — время, которое вы измеряете, чтобы пульс прошел до зеркала и обратно, а C — это расстояние. скорость света. Делим на 2, потому что время — это время вниз и назад.
Итак, допустим, мы находимся далеко от черной дыры, но хотим измерить «пространство» возле дыры. Отправляем космический корабль рядом с черной дырой, но за горизонт событий. На корабле есть зеркало, и мы посылаем в зеркало импульс света, чтобы измерить расстояние. Когда световой импульс выходит из гравитационного колодца черной дыры, он удлиняется искривленным пространством. Кроме того, путь света искривлен из-за искривления пространства.
В результате мы измеряем долгое время, а это означает, что D очень велико. По мере того, как корабль приближается к горизонту событий, это время устремляется к бесконечности, и D также устремляется к бесконечности (если корабль пересекает горизонт событий, мы никогда не увидим отраженный свет, а время и расстояние можно считать бесконечными. Итак, это может показаться, что пространство вблизи черной дыры стало бесконечно огромным.Реальность такова, что пространство только что было серьезно искривлено, и методы измерения больше не годятся для измерения пространства, поскольку мы действительно измеряем искривление пространства, а не само пространство.