Как может что-то попасть в черную дыру, если смотреть со стороны?

Горизонт событий черной дыры — это место, где гравитация такова, что даже свет не может покинуть ее. Я также понимаю, что согласно Эйнштейну замедление времени будет бесконечным для далекого наблюдателя.

Если это так, как может что-либо попасть в черную дыру. В моем мысленном эксперименте я нахожусь на космическом корабле с мощным телескопом, который может обнаруживать свет в широком диапазоне длин волн. Я сфокусировал его на черной дыре и наблюдаю, как большой камень приближается к горизонту событий.

Правильно ли я говорю, что из моего дальнего положения камень замерзнет за горизонтом событий и никогда не пройдет его? Если это так, то как черная дыра может когда-либо потреблять какой-либо материал, не говоря уже о том, чтобы вырасти до миллионов солнечных масс. Если бы я смог направить телескоп на черную дыру на миллионы лет, увидел бы я камень на краю горизонта событий?

Я готовлюсь к тому, что ответ объекта будет медленно исчезать. Почему он медленно исчезает, и если да, то сколько времени это исчезновение займет? Если в какой-то момент произойдет красное смещение, не замедлится ли это красное смещение до полной остановки? Этот вопрос не дает мне покоя уже много лет!

ОК - просто редактирование, основанное на ответах. Опять же, пожалуйста, продолжайте думать с точки зрения наблюдателя. Если наблюдатели видят, как объекты медленно исчезают и медленно исчезают по мере приближения к горизонту событий, будет ли это означать, что со временем горизонт событий будет «комковатым» с объектами, невидимыми, но не прошедшими через него? Мы должны быть в состоянии обнаружить "комковатость", если мы не до конца?

Дальнейшие мысли по этому поводу. Если черная дыра существует, горизонт событий находится в другой временной привязке ко всем другим объектам за пределами горизонта событий. Означает ли это, что ничто никогда не сможет пересечь горизонт событий черной дыры, поскольку с нашей точки отсчета (и остальной Вселенной) объект всегда будет останавливаться на горизонте?
Посмотрите на этот ответ: physics.stackexchange.com/a/18993/1186
Мне нравится ответ, но я говорю о том, что объекты не могут проходить через горизонт событий «в любом направлении», как и все, что находится за пределами черной дыры, в качестве временной привязки, что привело бы к остановке объектов на горизонте. Все, что я читал, было о «черных дырах, поглощающих» звезды. Как они могут, если ускоренная система отсчета для всех объектов за пределами черной дыры означала бы, что, достигнув горизонта, они остановятся — навсегда!
Ты прав. Прочитайте комментарии к этому ответу. Также посмотрите на это и комментарии: physics.stackexchange.com/a/9016/1186
Кажется парадоксальным, что мы думаем, что у нас есть черные дыры с массой в несколько миллионов солнечных, но наши современные теории, похоже, указывают на то, что черной дыре потребуется бесконечное количество времени, чтобы что-то поглотить! Неужели ответа на мой вопрос мы не знаем?
Если вы находитесь снаружи, горизонт событий никогда не может быть в вашем прошлом, более или менее по определению «горизонта событий». Так что это тривиальная истина, что внешний наблюдатель никогда не сможет наблюдать за образованием черной дыры. Я настоятельно рекомендую вам узнать, что такое диаграмма Пенроуза, а затем посмотреть на диаграмму Пенроуза для коллапса звезды. После этого вы сможете сами ответить на этот и многие связанные с ним вопросы.
@DanPiponi Я много читал об этом, но никогда не имел четкого объяснения, почему в науке о тополях черные дыры существуют и активны в «потреблении материи», когда в то же время с помощью GR нас учат, что из любой точки отсчета снаружи горизонта событий, когда объект приближается к горизонту, его время, каким оно кажется всем объектам за пределами горизонта, остановится. Я вижу, ты тоже не можешь объяснить...
@MattLuckham Если я закрою глаза, я могу пропустить события, происходящие рядом со мной. Это не значит, что они не имели места. Фотоны не могут добраться до вас от чего-либо, что проходит через горизонт событий, поэтому вы их не видите. Тем не менее, это согласуется с вещами, попадающими за горизонт событий. Какие именно трудности возникают у вас с этой идеей?
@danpiponi о дорогой Дэн. Вы думаете, что это просто проблема красного смещения? Что объект продолжает свой путь? А гравитационное замедление времени? Время объектов останавливается как от наблюдателя. Вы больше не сможете его увидеть, но гр ясно заявляет, что объект замедлится и никогда не пересечет горизонт. Прочтите все остальные сообщения на этой странице! Вы видимо запутались в этом вопросе...
@MattLuckham «gr четко заявляет, что объект замедлится и никогда не пересечет горизонт». У вас есть ссылка на это утверждение? «Время объектов останавливается, как от наблюдателя». Время – это то, что измеряется часами. Как вы измеряете «время объектов» «от наблюдателя»? Опишите вашу процедуру.
@daNpiponi прочитал исходный вопрос. Это довольно ясно, откуда мы измеряем.
Я призываю всех взглянуть на связанный с этим вопрос , на который указывает @BenCrowell, и особенно на его собственный очень хороший ответ . Важный момент, который до сих пор отсутствует в ответах здесь, заключается в том, что для понятия «что-то уже упало в черную дыру» нужно учитывать определение «сейчас». И понятие одновременности не является фиксированным в ОТО даже для данного наблюдателя.
Я не совсем понимаю, о чем вы пытаетесь спросить. Вы имеете в виду, как объект может действовать как источник гравитации, чтобы увеличить черную дыру после пересечения горизонта событий? Это похоже на то, как гравитация ускользает от черной дыры, как описано на физике.stackexchange.com/questions/937/ … . Объект с собственным гравитационным полем изменяет гравитационное поле черной дыры до того, как она пройдет горизонт событий, после чего это гравитационное поле поддерживает себя.

Ответы (15)

Это правда, что с внешней точки зрения ничто никогда не может пересечь горизонт событий. Я постараюсь описать ситуацию как можно лучше, насколько мне известно.

Во-первых, давайте представим классическую черную дыру. Под «классическим» я подразумеваю решение уравнений Эйнштейна в виде черной дыры, которое, как мы предполагаем, не излучает излучение Хокинга (пока). Такой объект будет существовать вечно. Давайте представим, что мы бросаем в него часы. Мы будем стоять далеко от черной дыры и смотреть, как падают часы.

Когда часы приближаются к горизонту событий, мы замечаем, что они замедляются по сравнению с нашими часами. На самом деле его стрелки будут асимптотически приближаться к определенному времени, которое мы могли бы также назвать 12:00. Свет от часов также будет замедляться, довольно быстро смещаясь в красную область в сторону радиодиапазона спектра. Из-за этого красного смещения и из-за того, что мы можем видеть только фотоны, испускаемые часами до того, как они пробьют двенадцать, их быстро станет очень трудно обнаружить. В конце концов это дойдет до того, что нам придется ждать миллиарды лет между фотонами. Тем не менее, как вы говорите, в принципе всегда возможно обнаружить часы, потому что они никогда не пересекают горизонт событий.

Несколько месяцев назад у меня была возможность поговорить на эту тему с космологом, и он сказал, что это красное смещение в сторону необнаруживаемости происходит очень быстро. (Я полагаю, что «теорема об отсутствии волос» дает этому оправдание.) Он также сказал, что черная дыра с по существу необнаружимым объектом сразу за горизонтом ее событий является очень хорошим приближением к черная дыра чуть большей массы.

(Здесь я хочу мимоходом отметить, что любая «настоящая» черная дыра будет излучать излучение Хокинга до тех пор, пока в конце концов не испарится в ничто. - хотя предположительно излучение Хокинга взаимодействует с ним на выходе.Предположительно, с точки зрения часов все эти миллиарды лет излучения проявятся за долю секунды до 12:00, так что оно не будет выглядеть очень похожим на часы больше. На мой взгляд, решение информационного парадокса черной дыры лежит в этой линии рассуждений, а не в каких-либо особенностях теории струн. Но, конечно, это только мое мнение.)

Теперь эта идея кажется немного странной (мне, и я думаю, что и вам), потому что, если ничто никогда не пересекает горизонт событий, как вообще может существовать черная дыра? Ответ моего дружелюбного космолога сводился к следующему: сама черная дыра — это всего лишь приближение . Когда сгусток материи схлопывается сам по себе, он очень быстро сходится к чему-то, что выглядит как решение уравнений Эйнштейна в виде черной дыры, до такой степени, что во всех смыслах и целях вы можете рассматривать это так, как будто материя находится внутри горизонта событий, а не чем вне его. Но это только приближение, потому что, с нашей точки зрения, ни одна из падающих материй не может пересечь горизонт событий.

Спасибо, хороший ответ. Но возникает крошечный вопрос. Некоторые утверждают, что свободно падающий наблюдатель не увидит излучение Хокинга. Я лично не верю в то, что для падающего наблюдателя горизонта нет, а так как он видит горизонт, то обязательно видит излучение. Но это может послужить основой для другого вопроса.
Также спасибо за то, что заметили, что космологи не верят в настоящие черные дыры.
Я подозреваю, что падающие часы действительно видят излучение Хокинга, потому что, хотя они не видят горизонт событий в том же месте, что и внешний наблюдатель (и, следовательно, не замечают ничего особенного в 12:00), горизонт событий все же впереди. , которая находится ближе к сингулярности и, следовательно, (предположительно) более сильно искривлена, чем та, которую мы наблюдаем снаружи. Но люди, утверждающие, что он не видит излучения (например, Сасскинд), очень умны, так что, честно говоря, я не знаю.
Верно. Это также моя собственная точка зрения - любой наблюдатель должен видеть горизонт, возможно, в другом месте. В противном случае можно было бы просто на короткое время погрузиться в свободное падение над ЧД и не увидеть горизонта. А если есть кажущийся горизонт, то обязательно есть и излучение Хокинга.
Кстати, как мы видим, падающий наблюдатель будет приближаться к горизонту до момента окончательного испарения ЧД. Это означает, что он коснется горизонта в момент последнего взрыва, который по его часам должен быть 12:00. Я бы не назвал это наблюдение «ничего особенного». Очевидно, он увидит, как ЧД быстро испаряется с уменьшением радиуса по мере его приближения, но именно тогда, когда он приблизится к поверхности, ЧД должна сжаться до крошечной точки с планковской температурой и взорваться.
Хороший вопрос, но на самом деле я думаю, что взрыв произойдет где-то после 12:00, потому что к тому времени ЧД будет иметь меньшую массу и, следовательно, меньший горизонт событий. В классической истории с неизлучающей черной дырой вы прошли бы горизонт событий (не заметив ничего особенного) и через некоторое время попали бы в сингулярность. Я думаю, что время наблюдения за испарением настоящей черной дыры должно быть где-то между этими двумя временами.
Кстати, @Anixx, вас может заинтересовать сообщение в блоге, которое я недавно написал о черных дырах, в котором затрагиваются некоторые из этих моментов. jellymatter.com/2011/02/26/falling-into-a-black-hole-part-1 (я так и не удосужился написать вторую часть.)
Для внешнего наблюдателя часы падающего наблюдателя остановятся на 12:00. Это будет продолжаться до тех пор, пока ЧД не испарится. В любой момент до испарения падающий наблюдатель может сигнализировать внешнему наблюдателю, что его часы прошли 12:00, но этого не произойдет. Отсюда я делаю вывод, что падающий наблюдатель касается горизонта, а заодно и конечной точки взрыва, ровно в 12:00 по его собственным часам.
О, очевидно, мы не можем продолжать чат, потому что он не позволяет мне войти в систему. Я думаю, что мы, как сторонние наблюдатели, в конечном итоге увидим, как часы проходят 12:00, когда дыра сжимается. Помните, 12:00 — это время, когда у неизлучающей черной дыры замирают руки.
@ Натаниэль - вы говорите, что когда астрономы ищут доказательства существования черных дыр, они на самом деле ищут доказательства приближений к черным дырам (темно-серые дыры, если хотите)?
@DavidWallace да :)
Натаниэль, вы говорили со своим другом-космологом об идее, упомянутой в ответе @Anixx, что могут быть «настоящие» черные дыры с горизонтом, которые существуют со времен большого взрыва? В любом случае, отличный пост, вы самый выдающийся технический писатель и в настоящее время советуете людям на работе просматривать публикации Physics SE разных авторов (включая вас) для примеров четкого технического письма. Новенькая выпускница больше всего удивилась, когда я дал ей задание "просмотреть SE по физике" до того, как она написала отчет, который ей нужно было сделать на работе!
@WetSavannaAnimal мы не обсуждали эту возможность. На мой взгляд, идея о том, что некоторые черные дыры «реальны», а некоторые нет, кажется немного подозрительной — я предполагаю, что первичные из них окажутся такими же «приблизительными», как и те, которые образовались из коллапсирующих звезд. Но я особо не задумывался о первичных черных дырах и процессах, которые могут их образовать. Большое спасибо за комплименты, они очень приятны!
Этот ответ похож на «мой друг-космолог сказал...» или «Я думаю, что мой друг сказал...» Не очень убедительно. У нас есть лучшие ответы на вопрос, который дублирует этот: physics.stackexchange.com/questions/5031/…
Как вы, ребята, можете верить в излучение Хокинга, если внутри горизонта событий ничего не может быть, а значит, и массы внутри «настоящей» черной дыры?
@Ivella Это немного сложнее. В любом случае, излучение Хокинга экспериментально не подтверждено, так что вы правы в том смысле, что это в лучшем случае «вера», а не факт. Предлагаю сделать новый вопрос по этому поводу, было бы интересно.
Ваш ответ написан так, как будто вы можете вывести противоречие из фактов, что вы никогда не видите, как объект пересекает горизонт событий, а черная дыра в конечном итоге испаряется, и других простых предположений о целом, но на самом деле они не противоречат друг другу. physics.stackexchange.com/questions/411909/… показывает, почему нет парадокса с испаряющейся черной дырой, если не делать дополнительных предположений.
Джон Ренни дает отличный количественный анализ в своем ответе на связанный с этим вопрос. Он явно показывает, что для реалистичной черной дыры, образовавшейся в результате коллапса материи, удаленный наблюдатель никогда не увидит форму горизонта событий.
«со стороны ничто не может пересечь горизонт событий» — если это так, то как мы можем наблюдать слияние двух черных дыр?
@Vojtěch Насколько я понимаю, строго говоря, мы не можем. Как удаленные наблюдатели, мы никогда не видим форму горизонта событий (см. этот ответ , который Тпаркер дал ссылку выше), поэтому мы когда-либо наблюдаем только приближения к черным дырам, которые могут сливаться, образуя приближение к большей черной дыре. Эти приближения чрезвычайно хороши, а время сходимости чрезвычайно быстро, но, тем не менее, они являются приближениями. (Отказ от ответственности: прошли годы с тех пор, как я серьезно думал или читал об этом - я бы не считал себя экспертом.)
(Вышеизложенное не означает, что черные дыры не образуются или не сливаются. Просто замедление времени настолько велико, что свет от этих событий никогда не может дойти до нас, поэтому, строго говоря, мы не можем их наблюдать. .)
«Как удаленные наблюдатели мы никогда не видим форму горизонта событий» — но мы можем «слышать» гравитационные волны. Если замедление времени действительно остановило время на горизонте, мы никогда не сможем «увидеть» слияние, не так ли?
@Vojtěch мы также слышим гравитационные волны от столкновений нейтронных звезд, и там нет горизонтов событий. Наблюдаемые, «приблизительные» черные дыры должны делать гравитационные волны неотличимыми от волн, создаваемых «настоящими» черными дырами.
@ Натаниэль « мы когда-либо наблюдаем только приближения к черным дырам, которые могут сливаться, образуя приближение к большей черной дыре » - хотя это правильно +1, для некоторых это может показаться вводящим в заблуждение. «Приближение» здесь относится к тому, что сливается («почти горизонты»), но не к тому, что они сливаются. Два «почти горизонта» действительно сливаются в один больший «почти горизонт» за секунды по часам удаленного наблюдателя. Любой, кто думает, что они «почти сливаются», был бы неправ. Они сливаются в одно без сближения. Вот анимация, основанная на числовой гравитации: m.youtube.com/watch?v=Y1M-AbWIlVQ .
@safesphere Спасибо за комментарий. Фраза «по часам внешнего наблюдателя» немного каверзная — она означает расслоение пространства-времени на множества событий, которые считаются одновременными. Если бы у вас было две «настоящие» черные дыры, их горизонты событий могли бы слиться за конечное время в соответствии с этим определением, но свет от любой точки на их горизонтах требует бесконечного времени, чтобы достичь наблюдателя, так что ни горизонты, ни их слияние не могут быть действительно вероятными. наблюдаемый. Я не знаю подробностей этой симуляции, но полагаю, что конечная скорость света не учитывается при рендеринге.
@Натаниэль Согласен. Это теоретические прогнозы или ожидания. Другое дело проверить их экспериментально.
Как насчет увеличения радиуса горизонта после падения на него массы? Означает ли это, что удаленный наблюдатель никогда не измерит рост горизонта? Не приведет ли это к увеличению размера аккреционного диска?
(Я считаю, что «теорема об отсутствии волос» дает этому оправдание.)» Это правда? Я думал, что «Теорема об отсутствии волос» снимает проблему, предполагая, что коллапс в сингулярность уже произошел. Может я ошибаюсь?

Предположим, что падающий объект — это голубой лазер, который вы запустили прямо (радиально) в сторону черной дыры Шварцшильда (невращающейся), которая направлена ​​прямо на вас и что вы находитесь далеко от черной дыры. Массивный объект — это сам лазер, свет, который вы наблюдаете, — это ваш способ «увидеть» объект, когда он приближается к горизонту событий.

Во-первых, из-за того, что лазер удаляется от вас, он будет слегка смещен в красную область из-за эффекта Доплера. По мере приближения к черной дыре это небольшое красное смещение будет становиться все более и более значительным. Лазерный свет будет меняться от синего к зеленому, к желтому, к красному, к инфракрасному, к микроволновому и к все более и более длинноволновым радиоволнам по мере приближения к горизонту событий с вашей точки зрения. Также количество фотонов, которые он испускает в секунду (по мере того, как вы их обнаруживаете), будет уменьшаться со временем по мере приближения к горизонту. Это эффект затемнения — по мере увеличения длины волны количество фотонов в секунду будет уменьшаться. Таким образом, вам придется ждать все дольше и дольше между моментами, когда вы обнаружите все более и более длинные радиоволны от синего лазера. Это не будетпродолжаться вечно - будет последний фотон, который вы когда-либо обнаружите. Чтобы объяснить почему, давайте посмотрим на падающего наблюдателя.

Ваш друг, который является наблюдателем, едущим на лазере, даже не видит, что что-то происходит, когда он пересекает горизонт событий (если он свободно падает). Дело в том, что горизонт событий совсем не похож на поверхность, о которую вы ударяетесь или где происходит что-то необычное с точки зрения свободно падающего наблюдателя. Причина, по которой будет последний фотон, который вы когда-либо обнаружите, заключается в том, что между моментом, когда лазер начинает падать, и моментом, когда лазер пересекает горизонт событий, испускается только конечное число фотонов. Так что последний фотон, испущенный непосредственно перед тем, как он пересечет горизонт событий, будет последним фотоном, который вы когда-либо увидите.

Итак, я утверждаю, что лазер делаетисчезают с точки зрения стороннего наблюдателя. Обратите внимание, что попытка «осветить» объект вблизи горизонта событий, направляя на объект другой лазер и ища рассеянные фотоны, не сработает. (Это не сработает, даже если вы бросите второй лазер, чтобы попытаться осветить первый лазер.) С точки зрения упавшего лазера, эти фотоны попадут в лазер только после того, как он уже пересек горизонт событий и поэтому рассеянный свет не может выйти из черной дыры. (На самом деле, если вы слишком долго будете ждать, прежде чем пытаться осветить объект, падающий лазер уже попадет в сингулярность в центре черной дыры.) С «точки зрения» стороннего наблюдателя (но он не может «видеть " это),

Я говорю об объектах с массой, падающих в черную дыру. Я хочу сказать, что для любого наблюдателя объект остановится на горизонте событий. Разве это не то, что, по словам GR, произойдет?
Это то, что я по существу сказал в своем примере - лазер - это объект с падающей массой. Я говорил о лазере только потому, что нужно иметь некоторую подсветку "объекта", который падает в ЧД. Таким образом, вместо этого вы можете представить, что вы направляете лазер на объект, когда он падает, но тогда вы сталкиваетесь с проблемой фотонов, которые должны догнать объект, вместо этого вы можете просто наблюдать за лазерным светом, чтобы увидеть, что происходит с ним. объект. Как я уже сказал, по мере приближения к горизонту событий фотоны будут все больше и больше смещаться в красную сторону и все реже и реже.
... и это займет вечность, и вам никогда не покажется, что вы пересечете горизонт событий - вам просто придется ждать все дольше и дольше между фотонами с более низкими и более низкими энергиями - все они исходят от лазера, который еще не пересек горизонт событий.
@FrankH: не меняет ли недавняя работа о «брандмауэрах» черных дыр общепринятое мнение о том, что с падающим наблюдателем на горизонте ничего особенного не происходит.
@Richardbernstein - я думаю, что проблема «брандмауэров» черных дыр еще не решена. На самом деле, сегодня вечером у меня был урок с профессором Ленни Сасскиндом, где он сказал то же самое - это не решено, и он думает, что они могут исчезнуть...
Почему этот ответ имеет только один голос? +1 за то, что так ясно написал.
Можете ли вы предоставить ссылку/трудно ли доказать, что вы не можете освещать падающие объекты, видимые у горизонта? Это сильно противоречит моей интуиции. Позволь мне объяснить. Вы можете получать фотоны от падающего наблюдателя сколь угодно далеко в будущее (с любым красным смещением), в зависимости от его временной точности излучения. Если вы просто повернете полученный фотон в обратном направлении во времени, то, по-видимому, вы действительно сможете послать фотон падающему наблюдателю в произвольное время после того, как он начал падать. Проблемы конечной мощности и конечной временной точности кажутся техническими.
@Real Ты читал мой ответ? БУДЕТ последний фотон от падающего лазера, который вы когда-либо увидите. Мы не можем предсказать, когда вы получите последний фотон. На самом деле, единственный способ узнать, что вы получили последний фотон, — это продолжать вечно наблюдать за ЧД, ожидая следующего фотона. Точно так же ситуация, когда объект падает, когда вы его освещаете, является точно такой же ситуацией. Некоторые из ваших фотонов могут осветить падающий объект после того, как он пересек горизонт событий, вы никогда не увидите, как этот фотон отскочит к вам. Чистый?
@Real Вот ссылка, которая говорит о том, что я сказал: www1.phys.vt.edu/~jhs/faq/blackholes.html#q11 «Конечное число фотонов было испущено A до того, как A пересекло горизонт, и конечное число фотонов было испущено B (и собрано A) до того, как A пересек горизонт».
Это не отвечает на следующее: - представьте себе очень тяжелое тело (скажем, луну), которое движется по выбранной траектории, чтобы как можно скорее упасть в черную дыру. Пока он движется, мы можем наблюдать, как изменяется кривизна пространства-времени из-за его массы.
Что происходит в тот момент, когда центр масс Луны пересекает горизонт событий? Мы не можем видеть, как Луна движется в ЧД, но на самом деле в какой-то момент она должна составить массу ЧД. НИКОГДА не составит массу ЧД? Или, если да, то какова будет траектория кривизны, следуя по пути Луны от горизонта событий к сингулярности?
@EugeneDudnyk, пожалуйста, задайте это как вопрос, а не как комментарий.

Все, что вы говорите в своем вопросе, верно, и ваш комментарий «горизонт событий находится в другой временной отсчете» также верен, хотя его нужно сформулировать точнее.

Если вы много читали об теории относительности, вы, вероятно, сталкивались с такими терминами, как «система отсчета» и «инерциальная система отсчета». «Кадр» — это система координат, т. е. система расстояний, углов и времени, используемая для измерения местоположения вещей. Например, ссылки на сетку карты — это система координат, используемая для измерения местоположения вещей на поверхности Земли.

Общая теория относительности (ОТО) дает нам способ описания Вселенной, который не зависит ни от какой системы отсчета. Однако нам, наблюдателям, чтобы рассчитать то, что мы видим, мы должны производить расчеты в нашей системе отсчета, то есть в метрах и секундах, которые мы можем измерить. Статическая черная дыра описывается метрикой Шварцшильда, и ее нетрудно использовать для расчета таких вещей, как время, необходимое для падения на горизонт событий. Одной из распространенных систем координат являются координаты сопутствующего движения, т. е. наблюдатель, падающий в черную дыру, измеряет расстояние от себя (ставя себя в начале координат) и время по секундомеру, который он носит с собой. Если вы сделаете этот расчет, вы обнаружите, что наблюдатель проходит через горизонт событий за конечное время и фактически попадает в сингулярность в центре черной дыры за конечное время.

Но что становится странным, так это то, что мы рассчитываем время, необходимое для достижения горизонта событий в нашей системе координат, как наблюдатели, сидящие снаружи черной дыры. Это простой расчет, который вы найдете в любой вводной книге по ОТО, и ответ заключается в том, что для достижения горизонта событий требуется бесконечное время.

Это не какой-то бухгалтерский трюк; это означает, что мы никогда не увидим форму горизонта событий. В этот момент кто-нибудь обычно выскакивает и говорит, что черных дыр на самом деле не существует. В некотором смысле это верно для нашей системы координат, но все это означает, что наша система координат не дает полного описания Вселенной. Это то, к чему мы привыкли с тех пор , как Галилей указал, что Солнце не вращается вокруг Земли. В системе координат свободно падающего наблюдателя горизонт событий существует и может быть достигнут за конечное время.

Ты спрашиваешь:

Если это так, то как черная дыра может когда-либо потреблять какой-либо материал, не говоря уже о том, чтобы вырасти до миллионов солнечных масс.

Пока вы остаетесь за горизонтом событий, черная дыра не представляет собой ничего особенного. Это просто скопление материи, подобное звезде. В центре нашей галактики у нас есть компактная область, Стрелец A* , содержащая миллионы звездных масс, и, судя по орбитам звезд вблизи Стрельца A*, она содержит достаточно материи в достаточно маленьком пространстве, чтобы превратиться в черную дыру. Однако орбиты этих звезд зависят только от массы, вокруг которой они вращаются, и не имеет значения, является ли Стрелец A* черной дырой на самом деле.

Спасибо, Джон. Я думаю, что вы изложили мою точку зрения гораздо более кратко. Как черная дыра может потреблять материю, если все, что находится за ее пределами, находится в системе отсчета, а это означает, что любая материя, приближающаяся к черной дыре, никогда не сможет пересечь горизонт событий. Неужели ответа на мой вопрос мы просто не знаем?
Джон, мой вопрос о черных дырах. Я знаю о центре нашей галактики, но это не по теме. Если черные дыры существуют, могут ли они потреблять материю?
Предположим, я сижу здесь за своим столом, беру свой компьютер и швыряю его в Солнце (и предположу, что Солнце — черная дыра). Я никогда не увижу, как мой компьютер достигает горизонта событий. Жуки внутри моего ПК увидят, как ПК достигнет горизонта событий и действительно пересечет его. Кто прав? Я или ошибки в моем ПК? Ответ оба! Вы не можете задать вопрос «может ли материя пересечь горизонт событий?» без указания, в какой системе отсчета вы хотите получить ответ, и ответ будет зависеть от системы отсчета.
Я упомянул центр галактики только потому, что мы почти уверены, что там есть черная дыра.
Джон, все, что находится за пределами горизонта событий, например Вселенная, будет иметь систему отсчета, в результате которой ничто никогда не достигнет горизонта событий? Итак, я предполагаю, что ничто никогда не может упасть в черную дыру...
Нет, вы путаетесь в том, что такое система отсчета/координаты. Система отсчета не является чем-то, что фиксирует в себе всю материю. Нет ощущения, что мы все заперты в системе отсчета, которая мешает нам пересечь горизонт событий. Система отсчета — это просто система измерения. Это правда, что если мы с вами выберем наиболее естественную систему отсчета, мы никогда не увидим материю, пересекающую горизонт событий, но я могу заверить вас, что если я брошу вас в черную дыру, вы увидите материю, пересекающую горизонт событий.
Джон, я не говорил о той же системе отсчета, я говорил обо всех других системах отсчета. Любая точка отсчета за пределами горизонта событий приведет к тому, что время объекта расширится до точки замерзания, когда он достигнет горизонта событий, поэтому я не верю, что какой-либо объект когда-либо сможет пересечь горизонт событий черной дыры.
Предположим, вы и я находимся на спутнике над блочной дырой. Я остаюсь на спутнике, пока вы прыгаете. Вы увидите, как вы проходите через горизонт событий и вскоре после этого попадаете в сингулярность (где вы встретите неприятную, но быструю смерть :-). Я никогда не увижу, как ты достигнешь горизонта, но это не значит, что ты этого не сделал, просто моя система координат не достигает горизонта. Вы говорите: «Я не верю, что какой-либо объект может пересечь горизонт событий черной дыры», но это только потому, что вы никогда не прыгали в нее!
См. math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/BlackHoles/… для достаточно доступного описания задействованной математики.
Джон, ты упускаешь мою мысль. Если со всех опорных точек, а я имею в виду все, вне черной дыры объект никогда не упадет в черную дыру, независимо от того, может ли он с объектной точки зрения упасть в черную дыру (а я верю, что может), если для каждая точка отсчета за пределами объектов черной дыры не может пройти, тогда как черная дыра может что-либо потреблять? Мы и остальная Вселенная живем в точках отсчета, а это означает, что горизонт событий черных дыр является барьером для любого прохождения материи. Вы согласны?
Я думаю, мы согласны с тем, что наблюдатели за пределами черной дыры никогда не увидят, как что-либо проходит через горизонт событий. Но это кажется мне тривиальным наблюдением. Это все равно, что сказать, что Солнце, кажется, вращается вокруг Земли, что совершенно верно с одной точки зрения, но плохо описывает реальность. Если вы настаиваете на этой точке зрения, у вас будет обедненный взгляд на вселенную. ОТО — чудесная, и я имею в виду чудесно богатая теория, но вам нужно принять ее, чтобы оценить, а это означает отказ от антропоцентризма.
Джон, боюсь, вы упускаете суть. Фиксируясь на контрольной точке объекта, падающего в черную дыру, вы уходите от заданного мною вопроса. Сможете ли вы ответить на него лаконично: - "Как что-то вообще может попасть в черную дыру, если смотреть на нее со стороны?"
Как насчет эксперимента Пенроуза: en.wikipedia.org/wiki/Penrose_process . Если мы проведем эксперимент и обнаружим, что наша тестовая масса уходит с большей энергией, чем прибыла, не докажет ли это (косвенно), что другая половина тестовой массы прошла через горизонт событий?
На самом деле, чем больше я думаю об этом, тем больше я думаю, что процесс Пенроуза является доказательством. Например, мы не «видим» кварки, мы верим, что они существуют, потому что КТП утверждает, что наблюдаемые нами струи доказывают их существование. Хорошо, если вы верите в ОТО, импульс исходящей частицы в процессе Пенроуза доказывает, что горизонт событий существует и что другая половина нашей тестовой массы пересекает его. Если вы отрицаете, что черная дыра поглотила нашу тестовую массу, вы должны либо не верить ОТО, либо не верить практически всей современной физике :-)
Именно из-за ОТО существует этот парадокс. Я думаю, это просто подчеркивает, как многого мы не понимаем.
Тот же процесс можно повторить с любой вращающейся звездой. Даже расщепление частицы не обязательно.
Почему вы используете произведение «Парадокс»? Метрика Шварцшильда описывает статическую черную дыру точным и внутренне непротиворечивым образом. Я не вижу ничего парадоксального.
Если ничто не может пройти через горизонт событий с внешней точки зрения, это означает, что ничего не может пройти через него, пока ЧД полностью не испарится. Итак, все, что попадает на ЧД, выживет до достижения горизонта событий и увидит конец ЧД.
@John Мне кажется, что большая проблема непонимания здесь носит философский характер: что значит, что что-то происходит. Для меня это что-то вроде «есть точка в пространстве-времени и система отсчета (в нашем контексте: за пределами черной дыры), которая согласуется с синхронностью с событием пересечения горизонта объектом». В этом смысле я согласен с Мэттом, что пересечения никогда не произойдет. Но если у вас другая философия, это может не удовлетворить.
Также: если вы находитесь в сопутствующей системе отсчета падающего наблюдателя, момент пересечения с системой не будет одновременным ни с чем за пределами ЧД. Итак, если предположить, что черная дыра не существует вечно, как это может быть? Насколько я понимаю, момент «пересечения» одновременен с: концом вселенной ИЛИ концом черной дыры (например, вы излучаетесь накопленным излучением Хокина)

Действительно, ничто не может уйти под горизонт. Вещество, близкое к горизонту событий, действительно перемещается наружу по мере увеличения радиуса черной дыры. Более того, при любых деформациях черной дыры, таких как волны на ее поверхности, приливные деформации или изменение скорости вращения, все достаточно близкие к горизонту объекты остаются «прилипшими» к ней и следуют за всеми изменениями формы черной дыры. Все объекты, находящиеся достаточно близко к вращающемуся горизонту черной дыры, вращаются вместе с ним с одинаковой скоростью. Если черная дыра движется, то движется и все, что находится достаточно близко к ее поверхности, в том числе и то, что находится в стороне от направления движения. Если кому-то интересно, какой механизм делает возможным такое прилипание, он называется перетаскиванием кадра.

Тогда вы можете спросить, как тогда может появиться черная дыра и образоваться горизонт. Предполагается, что они не могут, и единственными возможными черными дырами являются гипотетические первичные черные дыры, существовавшие с самого начала Вселенной.

Объекты, которые могут быть очень похожи на черные дыры, называются коллапсарами . Они практически неотличимы от настоящих черных дыр после очень короткого времени формирования. Они состоят только из материи вне радиуса горизонта событий черной дыры с такой же массой. Эта материя практически застыла на поверхности, как настоящая черная дыра, из-за высокого уровня гравитации.

Такие коллапсары, возможно, могут на короткое время стать черными дырами из-за квантовых флуктуаций и таким образом излучать излучение Хокинга.

Астрофизики не отделяют такие коллапсары от настоящих черных дыр и называют их все черными дырами по практическим соображениям из-за их фактической неразличимости.

Вот цитата из одной статьи, которая поддерживает такую ​​точку зрения:

Наш основной результат, заключающийся в том, что горизонт событий не формируется при гравитационном коллапсе, как его видит асимптотический наблюдатель, наводит на мысль о возможности использования числа локальных горизонтов событий для классификации и разделения гильбертова пространства на сектора суперотбора, помеченные числом локальных горизонтов событий. Наш результат предполагает, что ни один оператор не может увеличить количество горизонтов событий, но возможность уменьшения количества ранее существовавших первичных горизонтов событий не столь очевидна и потребует, чтобы излучение Хокинга не вызывало полного испарения каких-либо первичных горизонтов событий черной дыры.

Источник

Спасибо Аникс! Я думал, что летаю один со своим взглядом на это! Полностью согласен со всем, что вы сказали. Это имеет гораздо больше смысла по сравнению с тем, что утверждает GR.
@Matt: «Коллапсар» - глупая идея --- это просто внешняя точка зрения на черные дыры. Современные идеи дополнительности черных дыр решают проблему внешней и внутренней картины черной дыры, и, поскольку я объяснил это Аниксу, а он все же настаивает на этих бессмысленных идеях, я поставлю отрицательный голос.
Рон, если ты можешь объяснить, как объект может упасть в черную дыру, когда во всех других точках отсчета объект остановится на горизонте событий, я был бы рад это услышать.
Следует отметить, что даже Рон согласен с тем, что вся информация о падающем объекте всегда останется за горизонтом событий. То есть даже если что-то попадает под горизонт (как некая абстракция), если падает без какой-либо информации (а значит, и без структуры). В то же время все неструктурное в центре масс массивного тела ведет себя точно так же, как если бы оно было распластано по его поверхности.
Таким образом, даже в лучшем случае мы не сможем различить, ушло ли что-то за горизонт или просто растеклось по поверхности (информация о упавших вещах всегда будет доступна с поверхности).
@ Рон Маймон, вопрос не только о внешнем изображении (я не думаю, что внутреннее изображение имеет значение, потому что оно не может быть проверено научным методом)?
@Anixx: Внутреннее изображение можно проверить научным методом, вставив камеру, сделав снимки и позволив ей выйти снова , в том случае, я считаю, что для заряженных или вращающихся дыр она снова выходит. Если я ошибаюсь, ту же информацию можно извлечь, очень внимательно наблюдая за излучением Хокинга. Утверждение, что падающий наблюдатель проваливается с ее точки зрения, является хорошо установленной наукой. В экстерьере время только замирает, пока наблюдатель не размажется по всему горизонту из-за натяжения нити.
@Anixx: Идея о том, что внешнее изображение завершено, верна в том смысле, что внутреннее изображение может быть извлечено из внешнего изображения, но это неверно , потому что падающий объект не заморожен с его точки зрения --- замерзающая мировая линия заканчивается в конечное собственное время в точке, которая не является специальной точкой, содержащей продолжение внутрь. Связь между внутренней и внешней картиной тонкая, но понятная . Ответ не в коллапсаре, а в дополнительности черных дыр Сасскинда.
@Matt Luckham: Объект не совсем «останавливается» на горизонте событий. Он размазывается по горизонту и термализируется вместе с другими вещами на горизонте, и все это с обшивкой планковской длины вблизи горизонта. Этот процесс является нейтральной версией испускания и поглощения частиц в теории струн.
Ну, Рон. Вы утверждаете, что камера может вернуться из черной дыры. Но что позволяет считать, что камера действительно находилась под горизонтом, если 1) информация о состоянии этой камеры всегда была доступна стороннему наблюдателю 2) как таковая камера не могла делать никаких снимков того, что не было видно снаружи непосредственно наблюдатель. Если я говорю, что захожу в секс-шоп на 5 минут, но вы всегда видите меня вне секс-шопа, и я возвращаюсь с вещами, которые можно купить вне секс-шопа, и не приношу вещи, которые продаются только в секс-шопе, ты веришь, что я действительно был в секс-шопе?
«замерзающая мировая линия заканчивается в конечное собственное время в точке, которая не является особой точкой, содержащей продолжения вовнутрь». - ржунимагу. Это только в том случае, если черная дыра вечна и не испаряется. Снова GR применяется за пределами своей области. Учтите, что ОТО неприменим к временам, превышающим или сравнимым с предполагаемым временем испарения ЧД.
@Anixx: ваш новый ответ не вызывает споров, и комплементарность Сасскинда действительно делает этот ответ неверным. Причина, по которой кто-то считает, что дополнительность позволяет камере пройти внутрь (с ее точки зрения), заключается в том, что в противном случае ее путь заканчивается на горизонте в конечное собственное время с точки зрения камеры, что физически нелепо. Комплементарность — это утверждение о том, что внутреннее убранство секс-шопа можно реконструировать по внешнему виду, так что нет никакой разницы между утверждением, что вы вошли, и утверждением, что вас рассредоточили.
Но развёрнутая картинка неоптимальна, т.к. камера не ломается при пересечении горизонта (хотя с вашей точки зрения, она атомизируется, и все струны протонов рвутся, она полностью разрушается, а затем восстанавливается, когда выходит, как рябь, отскакивающая от пруда и вспоминающая о том месте, куда она вошла). Внутреннее пространство-время — это реконструкция с использованием доступных извне граничных данных, но все пространство -время — это реконструкция таким же образом — это голографический принцип. Это красиво и тонко, и это действительно работает в теории струн.
Этот ответ совершенно неверен. Есть несколько правильных ответов людей, компетентных в теории относительности, на вопрос, который дублирует этот: physics.stackexchange.com/q/5031
«Вещество, близкое к горизонту событий, действительно перемещается наружу по мере увеличения радиуса ЧД». Я согласен, что должен, но как это происходит?
Теперь я думаю, что он не двигается наружу. Ничто не может упасть в черную дыру, поэтому радиус черной дыры не может увеличиваться. На самом деле черных дыр не существует. Но на практике есть вещи, которые для всех практических целей являются черными дырами, и если вещь А начнет падать на одну из этих почти ЧД, то вещь А замерзнет на поверхности почти ЧД. Если на почти ЧД упадут другие предметы, то предмет А окажется внутри почти ЧД. Но настоящего горизонта событий по-прежнему нет, поэтому под горизонтом событий ничего не будет.
@Anixx: мне нравится этот ответ, и я хотел бы проголосовать за него, но есть одна проблема. Я заметил это 25 января и теперь решил: материя не имеет возможности двигаться наружу, а у коллапсаров нет горизонта событий, поэтому она не обязана - она ​​может находиться в месте, которое было бы под горизонтом событий, если бы коллапсара были настоящей черной дырой. Надеюсь, вы согласитесь, что это очевидно. Если вы видите мое отклоненное редактирование, вы должны понять, что я имею в виду. Плюс одна орфографическая ошибка: oblects->objects.
@BartekChom Поскольку Anixx отредактировал вопрос после вашего комментария, я не знаю, нравится ли вам текущее редактирование, оно по-прежнему говорит, что что-то уходит, когда это не так.
@Timaeus Если я правильно понимаю, Anixx отредактировал в феврале 2012 года, а я прокомментировал в феврале 2015 года. Однако благодаря вашему комментарию я увидел редактирование с источником о возможности первичных черных дыр. Я не уверен, что они действительно возможны, тем более что Хокинг в 2014 году писал, что черных дыр в изначальном смысле не существует и их следует переопределить. Кроме того, я не понимаю, как изначальный горизонт мог вырасти за конечное время. Во всяком случае, теперь я не уверен, что эта часть ответа неверна. Я все еще жду объяснения.
@ben Crowell, на этот вопрос, который вы разместили, есть все неправильные ответы, каждый ответ совершенно неверен, учитывая контекст вопроса. Меня так раздражает, когда хороший вопрос запирается плохими ответами, распространяющими ложные знания и запирающими вопрос. Эти ответы не смогли понять, когда самый основной контекст, в котором говорится, относится к внешнему наблюдателю, а не к тому, кто находится внутри черной дыры или рядом с ней, почему это рыдание трудно понять?
Я думаю, что эта информация неверна. Согласно одной системе координат, описывающей все пространство, пространство движется к сингулярности примерно ньютоновским образом и выходит за горизонт событий, пространство движется так быстро, что свет не может бороться с течением, а объект пересекает горизонт событий в конечное время.
Иногда теории имеют последствия, которые их авторы специально не планировали и не ожидали (наиболее известным примером было добавление Эйнштейном космологической постоянной к ОТО), и мой ответ на вопрос PSE («Как черные дыры вообще могут существовать?»). очень похожий на приведенный, упоминает один в связи с теоремой Борде-Гута-Виленкина и релятивистской гипотезой Поплавского о космогенезе внутри черных дыр. (СС был излишним, когда Эйнштейн добавил его к ОТО после открытия Хаббла в 1929 году, хотя с тех пор он стал полезен в некоторых гипотезах относительно космического ускорения.)
@BenCrowell Время от времени я пересматриваю этот вопрос (потому что у меня есть свои вопросы по этому вопросу), и это не первый раз, когда я прямо отвечаю на ваш комментарий к этому другому вопросу, 3 лучших ответа которого говорят о том, что происходит с точки зрения падающего предмета. Если вы считаете, что этот и следующие ответы неверны, пожалуйста, укажите правильный ответ, который действительно подходит к проблеме с точки зрения стороннего наблюдателя, а не падающего предмета.
@BartekChom дело прилипает к горизонту событий посредством перетаскивания кадров. Итак, если горизонт событий движется, растет, ЧД движется как единое целое или меняет скорость вращения, то материя вблизи горизонта событий следует за ее движениями, в том числе и в некотором смысле вовне (но всегда движется к горизонту событий). Ключевое слово: перетаскивание кадра.

Добавлю факт, пожалуй, не спорный.

А именно, что вся информация о любом падающем объекте будет доступна стороннему наблюдателю в любое время. Информация не может потеряться за горизонтом, иначе возникает парадокс потери информации.

Это означает, что для стороннего наблюдателя теоретически возможно восстановить любой объект, который шел в направлении ЧД, поскольку вся его информация все еще сохраняется.

Это относится не только к объектам, падающим после образования ЧД, но и к тем объектам, которые находились там в момент коллапса звезды. Так что даже если вы находились в центре звезды, когда она разрушалась, вся информация о вас все равно сохраняется, доступна за горизонтом и ваше тело может быть реконструировано.

Извините, конечно спорно. Интуитивно, как информация в центре могла выйти наружу? И даже если он в конечном итоге выйдет, как он может быть доступен в любое время? В настоящее время никто не может ответить на это.
@PeterShor Насколько я понимаю, информация никогда даже не попадает в центр, поэтому нет необходимости, чтобы она могла выйти наружу. Вся информация остается на горизонте событий и поэтому доступна в любое время.
@Wouter: Что, если информация начинается в центре? Предположим, после коллапса звезды в черную дыру вы хотите реконструировать квантовое состояние материи в центре звезды до ее коллапса. Как эта информация выходит наружу? Насколько я могу судить, бесспорного объяснения нет ни у кого.
@ Питер Шор, горизонт сначала появляется в одной точке, а затем поднимается. Дело не в том, что том внезапно оказывается за горизонтом.
@Anixx: «горизонт» черной дыры — это полностью воображаемая поверхность. Если световые лучи приходят со всех сторон и образуют черную дыру, то «горизонт» появляется в точке до того , как теория относительности говорит, что информация о формировании черной дыры может поступить в эту точку. Есть ли здесь нелокальная физика? Может ли материя в центре коллапсирующей звезды внезапно превратиться в фотоны (или гравитоны) без какой-либо локально заметной причины и начать мчаться, чтобы выбраться, прежде чем она попадет в ловушку горизонта черной дыры? Как это не может быть спорным?
@Peter Shor Вы сказали: «Если у вас есть лучи света, падающие со всех сторон и образующие черную дыру,« горизонт »появляется в точке до того, как теория относительности говорит, что информация о формировании черной дыры может поступить в эту точку». - неверно, потому что 1)световые лучи не могут создать черную дыру 2)если какие-то массивные частицы собираются вместе так, чтобы создать концентрацию, при которой появляется горизонт, информация об этом была доступна задолго до этого. Зная гравитационные поля частиц, всегда можно предсказать, образуют они горизонт или нет.
здесь нет передачи информации быстрее скорости света.
@Anixx: Может быть, тогда вам следует дать правильный ответ на этот вопрос об обмене стеками . Особенно, если вы можете найти авторитетный источник, в котором говорится, что черные дыры не могут быть образованы излучением, вопреки принятому и одобренному ответу.
@Peter Shor спасибо за ссылку. Во всяком случае, на этот вопрос это не влияет, даже если ЧД образована излучением. Мы испытываем гравитационное притяжение энергии фотона, даже если она до нас еще не дошла, потому что излучение не возникает из ничего.
@Anixx: Но фотоны приближаются к нам, что и формирует черную дыру. То же самое гравитационное притяжение, если бы оно оставалось далеко, не способствовало бы формированию черной дыры.
@PeterShor Извините за возрождение аргумента десятилетней давности, но Anixx прав, свет не может создать ЧД. Причиной разногласий является отождествление света с классическим электромагнитным излучением. В GR свет — это Null Dust, вместо этого дающий разные решения. Рассмотрим схлопывающуюся оболочку нейтрино сверхвысоких энергий. Их энергии достаточно для создания ЧД, но кинетическая энергия релятивистского объекта не искривляет пространство-время, поэтому нейтрино просто прострелят и улетят. И нейтрино, и фотоны являются Нулевой Пылью в ОТО. Поэтому схлопывающаяся оболочка света (в отличие от классического ЭМ излучения) не может создать ЧД.

Мне кажется, что падающий является частью черного трюма и поэтому сам будет испаряться.

Если кто-то бросает бревно в огонь, то ли это огонь сжигает бревно, или бревно теперь является частью самого огня? Я вижу падающего как часть горизонта событий, поэтому вместо того, чтобы говорить, что падающий уничтожен брандмауэром, возможно, падающий сам испаряется.

Возможно, это просто придирки к семантике.

Есть хороший ответ Джона Ренни , и я думаю, что продолжение обсуждения в комментариях основано на недоразумении со стороны ОП, который спрашивает в комментарии к Джону:

«Как что-то может упасть в черную дыру, если смотреть на нее со стороны?» — Мэтт Лакхэм

Непонимание ОП заключается в определении «внешнего наблюдателя» и в предположении, что все наблюдатели являются «внешними».

"Снаружи" означает вне гравитационного влияния/притяжения черной дыры, т.е. не притягивающийся и не попадающий в нее. Это, конечно, не определяет «всех наблюдателей» . Наблюдатели будут падать в черную дыру, потому что их траектория падает в сторону черной дыры, независимо от того, как далеко они находятся. Это включает в себя всю материю, падающую к сингулярности, видимую с любой точки зрения.

Re "framework" : Вы имеете в виду систему отсчета (или аналогичную)?
Я имею в виду метрики общей теории относительности, см. en.wikipedia.org/wiki/Metric_tensor_(general_relativity)

Это легче всего увидеть с математической точки зрения: метрика Шварцшильда гласит:

г с 2 знак равно − с 2 ( 1 − 2 грамм М с 2 р ) г т 2 + ( 1 − 2 грамм М с 2 р ) − 1 г р 2 + р 2 г θ 2 + р 2 с я н 2 θ г ф 2
для тел, медленно пересекающих горизонт, мы можем иметь
г т г т знак равно 1 грамм 00 знак равно ( 1 − 2 грамм М с 2 р ) − 1
Радиус черной дыры — это ее Горизонт, а этот радиус — радиус Шварцшильда, равный р знак равно 2 грамм М с 2 . Таким образом, на горизонте отношение координатного времени к собственному времени бесконечно, а это значит, что вы измерите время замедления тел в бесконечность, а это значит, что вы увидите, как они остановятся на горизонте.

Я рекомендую прочитать ответы на некоторые вопросы справа --> -->

Особенно этот .

Я ожидаю, что этот вопрос будет закрыт как точная копия, но в ответ на другие вопросы вы обнаружите, что то, что наблюдает человек, падающий в черную дыру, и то, что кто-то снаружи, наблюдающий за их падением, не одно и то же. . Точный характер изменения образа можно (и уже) выяснить, но опять же, я рекомендую посмотреть другие вопросы здесь.

Это был другой вопрос, на который вы меня связали! Я говорю о пересечении горизонта событий. Я понимаю, что объект, пересекающий горизонт событий, обнаруживает любое замедление, но я говорю о «наблюдателе». Если я «наблюдаю», увижу ли я когда-нибудь объект, падающий в черную дыру? Если нет, то я никогда не буду «наблюдать», чтобы дыра ничего не потребляла? Это правильно?
Я не направлял вас к вопросу... Я направлял вас к ответам на вопрос... поэтому я сказал: "Я рекомендую прочитать ответы на некоторые вопросы..."
Относительно «некоторых вопросов справа» : это слишком нестабильная ссылка. Например, примера вопроса, на который вы ссылаетесь, нет (2021-10-08). Он находится на связанной странице « Просмотреть другие связанные вопросы » (в настоящее время с этим вопросом связано 99 вопросов). «Связанная» часть еще более нестабильна.

Третий абзац и далее с моей стороны немного спекулятивен; Я не совсем в них уверен. Комментарии приветствуются

Это все из-за странности относительности. В вашей системе отсчета камень останавливается на горизонте. Камень не чувствует такой остановки. Камень увидит, как звезды сгущаются (это «уплотнение» более очевидно для массивных черных дыр) из-за гравитационного линзирования. Он увидит приближающийся горизонт и провалится сквозь него.

Помните, время и пространство относительны. Это довольно экстремальный случай, когда кажется, что время течет бесконечно быстрее в другой системе отсчета.

Что касается «затемнения», я не совсем уверен, что происходит. IIRC, утверждение о том, что камень «замерзает», является полуправдой. Теоретически скала застыла в вашей системе отсчета, но телескоп этого не видит. Для облегчения жизни предположим, что скала покрыта лампами (нормальная скала стала бы невидимой задолго до того, как достигла горизонта). На горизонте свет, излучаемый этими лампами, равен ∞ смещен в красную сторону, так что он в основном не существует. Это также можно рассматривать как фотон, поворачивающий хвост и поглощающийся (на самом деле фотон застывает на горизонте). Таким образом, камень на горизонте невидим. Скала у горизонта очень тусклая, так как почти весь испускаемый свет повторно поглощается (также наблюдается красное смещение света, большее красное смещение). ⟹ меньше энергии. ). Итак, мы видим, что скала постепенно тускнеет по мере того, как достигает горизонта. Также кажется, что он работает медленнее. Скорость затемнения и замедления сходятся на горизонте, где скала застыла, но совершенно невидима. ИМХО, это происходит в т знак равно ∞ в вашем кадре.

Так что черная дыра остается черной. Вы не увидите никаких звезд, газа, камней или амбициозных исследователей, застрявших на горизонте, хотя вам, возможно, удастся увидеть их тусклые версии, когда они падают у горизонта.

Что касается роста черной дыры, то это связано с абсолютным горизонтом. Горизонт черной дыры растет в «ожидании» падающего материала.

Спасибо за ответ, Манишерт. Итак, если вы говорите, что камни потускнели, чтобы стать невидимыми, но все еще там (с точки зрения наблюдателя), и если бы наблюдатель мог наблюдать за черной дырой в течение миллиарда лет, был бы камень все еще там (невидимым, но на горизонте событий). Итак, с точки зрения наблюдателя, пересечет ли что-нибудь горизонт событий?
Помните, что сама скала имеет гравитационное поле. Поэтому я думаю, что камень расширяет черную дыру просто своим присутствием. Но я не уверен. GR выходит из строя после горизонта событий, и он может даже выйти из строя на горизонте событий. Я не эксперт.
Не говорите, что красное смещение и отклонение одинаковы, потому что они разные: изменение цвета против изменения интенсивности. Кстати, уменьшится и интенсивность идеального лазерного луча.
@kartsa Да, но они дают тот же эффект (это я уточнил). IIRC, ∞ красное смещение фотона эквивалентно его застреванию на горизонте. И изменение цвета ⟹ изменение интенсивности (хотя это не отклонение). Возьмите луч и сместите его в красную сторону. Е знак равно час ν , я знак равно Е / А . Если ν уменьшается, так же Е , и следовательно я .
Я цитирую Франка: «Кроме того, количество фотонов, которые он излучает в секунду (по мере их обнаружения), будет уменьшаться со временем по мере приближения к горизонту». Вот что я имел в виду. Количество фотонов в секунду. Не интенсивность. Интенсивность пропорциональна квадрату коэффициента красного смещения.
@kartsa Да, поэтому здесь есть несколько факторов: красное смещение, уменьшающее интенсивность, и гравитация, уменьшающая интенсивность.
Ребят - видите ли вы объект или нет не имеет значения не так ли? Вопрос в том, может ли объект пересечь горизонт событий и перейти к сингулярности от любого наблюдателя, не находящегося в той же точке отсчета, что и объект? Я думаю, что GR говорит, что нет...
@MattLuckham Ааа: здесь происходит то, что в минуту она достигает горизонта, расширяет его. Камень также имеет гравитационное поле. Так что как-то само сжирается. «Застрять на горизонте» верно только в том случае, если само тело не тяготеет.
И горизонт не станет комковатым из-за гипотезы об отсутствии волос.
Разве ОТО не говорит, что не только замедление времени становится бесконечным, но и масса объектов становится бесконечной? Честно говоря, у меня болит мозг. Нужно найти черную дыру и проверить эту штуку!
Почему масса стала бы бесконечной? Масса-энергия все еще сохраняется, если у вас есть черная дыра. Черные дыры имеют конечную массу; черная дыра+объект=черная мотыга; таким образом, любой объект, упавший в черную дыру, имеет конечную массу.
Это показывает мое невежество. Благодаря СТО я знаю, что когда объект приближается к скорости света, его масса становится бесконечной (как и замедление времени) для любого наблюдателя. Насколько я понял, ОТО говорит, что тот же эффект происходит в гравитационных полях. Итак, когда мой стокилограммовый камень достигает горизонта событий, он не только кажется застывшим, но и его масса также бесконечна для любого наблюдателя? Это мусор?
Кто сказал, что его скорость становится бесконечной? Замедление времени SR отличается от гравитационного замедления времени IIRC. Первое имеет дело со скоростью, второе — с ускорением. Но не бесконечное ускорение.
Я никогда не говорил, что скорость становится бесконечной. Все, что я читал, утверждает, что замедление времени СИ и гравитационное замедление времени одно и то же. Цитирую: «Это потому, что гравитационное замедление времени проявляется в ускоренных системах отсчета или, в силу принципа эквивалентности, в гравитационном поле массивных объектов».
@MattLuckham Извините, я имел в виду, что скорость становится с . Да, замедление времени SR и GR по сути одно и то же, но вы слишком много смешиваете. Ваша логика такова, правильно: ∞ замедление времени в SR ⟹ в знак равно с ⟹ γ знак равно ∞ ⟹ м знак равно ∞ ; ∴ ∞ замедление времени в ОТО ⟹ м знак равно ∞ ; ∵ замедление времени в SR ≅ замедление времени в ОТО . Вот вы путаете причину и следствие. (продолжение в следующем комментарии)
в знак равно с ⟹ замедление времени знак равно ∞ . А не наоборот. В ОТО мы можем иметь бесконечное замедление времени без каких-либо проблем со скоростью.
«Он увидит приближение горизонта и провалится сквозь него» — падающий наблюдатель никогда не увидит себя пересекающим горизонт. Горизонт всегда будет на расстоянии, даже если он уже внутри ЧД, потому что он будет видеть другой горизонт, а не горизонт ЧД.

Одна версия, которую я слышал, такова: радиус горизонта событий можно определить, используя массу, которую он окутывает. Сейчас хоть от стороннего наблюдателя объект никогда не зайдет за горизонт событий, но за конечное время будет к нему очень-очень близко. Теперь, если вы включите этот объект как часть черной дыры и пересчитаете горизонт событий, вы обнаружите, что новый горизонт событий уже включает этот объект, поэтому объект можно увидеть как внутри только что образовавшейся черной дыры.

Вы видите объекты, замирающие за горизонтом событий. Вы видите, как горизонт событий движется наружу, когда в горизонт событий попадает больше вещей. Вещи в горизонте событий не перемещаются наружу, когда горизонт событий движется наружу, поэтому объекты поглощаются горизонтом событий.

Интересно? Я не думал об этом. Что происходит, когда у нас есть черная дыра массой в 1 миллион солнечных масс, а 100-килограммовый камень достигает горизонта событий?
Это неправда. Вещество, близкое к горизонту событий , действительно перемещается наружу по мере увеличения радиуса ЧД. Более того, при любых деформациях ЧД, таких как волны на ее поверхности, приливные деформации или изменение скорости вращения, все достаточно близкие к горизонту объекты остаются «прилипшими» к ней и следуют за всеми изменениями формы ЧД. Все объекты, находящиеся достаточно близко к вращающемуся горизонту ЧД, вращаются вместе с ним с одинаковой скоростью.
@Anixx Ну, может быть, что-то следует за любым движением горизонта. Я просто повторил то, что сказали некоторые большие мальчики.
@MattLuckham Я не знаю. Но эй, есть ли у камня какая-либо энергия, кроме кинетической энергии на горизонте? Если у него есть какая-то энергия, то вокруг камня есть горизонт событий. Тогда проблема становится проблемой столкновения горизонтов событий. (Вблизи горизонта событий небольшое дополнительное искривление пространства-времени создаст горизонт событий)
@ kartsa, минус не из-за меня, я знаю, что некоторые большие мальчики заявляют о таких вещах.

Если мои знания о замедлении времени верны, это работает в обе стороны. Время для объекта в этой ситуации замедляется. Но для стороннего наблюдателя время не замедляется. Поэтому нет, время было бы бесконечным только для объекта, приближающегося к черной дыре. (могу ошибаться, если ошибаюсь, напишите в комментариях)

Проблема с проверкой того, остается ли что-либо, кроме изображения/информации, плавающим над горизонтом событий, заключается в том, что любые сигналы, излучаемые объектом, становятся медленнее и смещаются в красную сторону до такой степени, что зонд становится практически невосприимчивым и невидимым. Один из возможных способов проверить, действительно ли объекты все еще там парят, — оснастить группу испытательных зондов зеркалами, которые очень хорошо отражают короткие волны (причина их наличия в том, что в конечном итоге даже одиночные фотоны будут передавать разрушительное количество фотонов). импульса). Я предполагаю, что вы будете получать отражения до тех пор, пока у вас не закончатся датчики (хотя вам придется ждать экспоненциально дольше для каждого дополнительного измерения).

Редактировать: судя по комментарию Anixx, зонды не будут «проглатывать», поскольку их масса расширяет черную дыру, а просто слегка выталкиваются наружу.

« в конце концов, даже одиночные фотоны будут передавать разрушительное количество импульса » — это было бы верно для парящих наблюдателей, но парить там технически невозможно. Однако для свободно падающих наблюдателей радиальный внешний свет фактически смещен в красную сторону (асимптотически вдвое на горизонте).

На горизонте событий человек, которого засасывает, увидит свет в два раза быстрее. Затем, когда он падает, он в конце концов будет видеть свет в 3 раза быстрее, затем в 4 раза быстрее, затем в 5 раз быстрее, пока свет не покажется ему бесконечно быстрым, и время не начнет становиться для него бесконечным, и, вероятно, ему покажется, что он доля секунды, чтобы упасть, затем он будет уничтожен, потому что есть место только для меньшего, чем кубическая планка (бесконечно малый), в то время как он больше, чем клетка. Однако снаружи вы никогда не увидите, как что-то падает за горизонт событий, а когда необходимая скорость убегания составляет половину скорости света, вы увидите объекты, движущиеся в два раза медленнее, что не так уж и плохо, но через некоторое время, когда нужная скорость становится 299, 792, 457 метров в секунду, и представь, что есть часы, они будут 1/299, 792, в 458 раз быстрее, и, следовательно, требуется около 9 лет, чтобы пройти 1 секунду, что, вероятно, часы уже сбились. Человек, попадающий, однако, не чувствует ничего особенного при пересечении горизонта событий и может даже общаться с другим человеком, попадающим, пока один разрушается гравитационной сингулярностью. Невозможно войти в черную дыру и рассказать всем об этом, но есть способ идентифицировать каждый объект, упавший в черную дыру после Большого взрыва, но вам понадобится супер-пупер быстро работающая программа и намного лучше. зрение, чем обычно. Поскольку чем быстрее вы движетесь, тем медленнее для вас время, потому что скорость света лишь немногим выше вашей, вам придется подождать, пока вы не станете почти скоростью света, например, 299, 792, 457,99[...] 9 метров в секунду, потом сразу не дожидаясь 299, 792, 458/ число, которое я написал -1 секунда, и двигаться назад со скоростью света в течение очень, очень долгого времени, возможно, больше, чем время, которое потребовалось большому взрыву, чтобы сформироваться и рассказать историю. И нет, вы стареете с той же скоростью, но время КАЖЕТСЯ намного медленнее, потому что свет движется лишь немного быстрее, чем вы.

Это совершенно неправильно. Наблюдатели никогда не заметят скорости света, отличной от c, но они увидят красное/синее смещение.
Я не говорил этого для наблюдателей. Я сказал это для человека, который упадет, который, вероятно, будет уничтожен первым, если только черная дыра не имеет большой массы. А вторая часть была о том, как объект упадет на горизонт, и это время для человека будет ощущаться намного медленнее, в то время как человек, падающий внутрь, почувствует, что свет идет примерно в два раза быстрее, если предположить, что он идет по прямой линии, чего он не должен был бы делать. любая сила (что не соответствует действительности). И объект разорвался бы на части прямо перед падением, если бы часть объекта находилась за горизонтом, а часть — нет, и он движется со скоростью света.
Это неправильно: «в то время как человек, падающий внутрь, почувствует, что свет идет примерно в два раза быстрее». То же самое и с «объектом, который разорвался бы на части прямо перед падением, если бы часть объекта находилась за горизонтом, а часть — нет». Это невозможно: "и это происходит со скоростью света".
Это было бы верно, за исключением того факта, что наблюдатель, падающий в ЧД, также становится все ближе и ближе к скорости света, поэтому вы должны также учитывать эффекты СИ. Я считаю, что эффект Доплера SR в конечном итоге является точной противоположностью эффекта замедления времени GR плюс эффект замедления времени SR, поэтому они должны в конечном итоге видеть и ту же частоту, и одинаковую продолжительность, если они находятся в свободном падении. Совсем другая история, конечно, если у них есть достаточно мощные ракеты, чтобы зависнуть чуть выше горизонта событий.
Как может что-то попасть в черную дыру, если смотреть со стороны?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v