Если бы существовала достаточная плотность заряда, мог бы этот заряд иметь горизонт событий, радиус, на котором заряженная частица должна была бы двигаться быстрее скорости света, чтобы убежать? Если возможно, каков будет радиус горизонта событий этого заряда?
Не так, как черная дыра — по крайней мере, не для самой электрической силы.
Видите ли, большая часть причины того, что у черных дыр есть горизонт событий, заключается в том, что они «действуют на все одинаково»: это знаменитый принцип слабой эквивалентности гравитации , что гравитационный «заряд» или гравитационная масса строго и точно пропорциональны к инертной массе, и, таким образом, гравитация имеет строго кинематический эффект. Наивно, т.е. с точки зрения ньютоновской механики и без обращения к общей теории относительности, она превращает гравитацию в строго кинематический эффект: такой, который может быть понят исключительно в терминах ускорения и без необходимости введения массы объекта, на который воздействуют. Или, другими словами, позволяет убрать маленькую букву «м» в
из второго закона Ньютона в сочетании с законом всемирного тяготения Ньютона. Маленькая буква «m» слева — это гравитационная масса маленького пробного тела, а справа — инерционная масса . Только тем, что эти два равны (или пропорциональны, но тогда мы впитываем эту пропорциональность в ) мы можем просто отменить их. Когда это принимается в полной мере в общей теории относительности, этот факт в конечном итоге делает гравитацию взаимодействием, которое не является силой , где «сила» очень конкретно означает взаимодействие, которое обменивает четыре импульса (энергия/импульс, объединенные в единое «пространство»). импульс времени») между двумя объектами: это взаимодействие, происходящее из-за того, что объекты изменяют пространство-время вокруг себя, так что «движение по прямой линии» фактически переопределяется. В крайнем случае это в конечном итоге формирует горизонты событий черной дыры, где геометрия искривлена до такой степени, что все допустимые прямолинейные движения заканчиваются в ядре черной дыры, где, конечно, сама общая теория относительности терпит неудачу. теория.
Теперь об электромагнетизме. Электромагнетизм — это реальная сила : он действительно приводит к обмену четырьмя импульсами и, таким образом, вызывает, даже в контексте искривленного пространства-времени общей теории относительности, подлинное ускорение, которое может быть зафиксировано акселерометром. Частицы, взаимодействующие электромагнитным образом, следуют путям, которые не являются прямыми линиями даже в модифицированном смысле, вызванном гравитационными эффектами окружающей среды.
Таким образом, в частности, одним из следствий является то, что для произвольно заряженного объекта не существует единой скорости убегания . Это будет зависеть от массы этого объекта, как упоминает @Nihar Karve в своем комментарии, и это будет зависеть от заряда.
Но более того, я считаю возможным показать, что даже скорость убегания конкретного заряженного объекта никогда не превышает скорости света в релятивистском электромагнитном контексте. Самый простой способ убедиться в этом — рассмотреть, что происходит с зарядом, падающим из бесконечности вниз с бесконечным электрическим потенциалом. Поскольку это реальная сила, она набирает все больший и больший импульс, но импульс никогда не может нести что-либо выше скорости света. Точно так же и обращение во времени этой ситуации — заряженная частица, поднимающаяся против электрического потенциала. Следовательно, это обязательно произойдет при скоростях ниже скорости света. Следовательно, не существует «электромагнитных горизонтов событий», порожденных исключительно электромагнитным взаимодействием.
Однако этот аргумент не работает для черных дыр и гравитации, потому что, как я уже говорил, гравитация — это не сила в общей теории относительности, а изменение окружающей геометрии, поэтому мы не можем говорить о ее влиянии с точки зрения вещей, «ускоряющихся до скорость света» в смысле «ускорения», которое предпочитает теория. На самом деле, говорить о «скорости убегания» в этом контексте как-то вводит в заблуждение: чтобы говорить о ней (и называть гравитацию «ускорением»), нужно установить глобальную пространственную (не пространственно-временную) координату. система, и свойство теории состоит в том, что существует большая свобода выбора таких координат. То есть не существует непроизвольного эталона чисто пространственного или чисто временного «расстояния», а значит, и не «
Нет, этого не произойдет. Например, если у вас есть черная дыра, в которую вы вкладываете все больше и больше заряда, радиус Шварцшильда будет увеличиваться до тех пор, пока заряд не станет настолько большим, что он исчезнет. Черной дыры больше не будет. Можно представить, что из-за этого радиус Шварцшильда не появится, если впихивать в небольшой объем пространства все больше и больше заряда. Следует отметить, однако, что сталкивание заряда в маленьком объеме потребует много энергии. Но для заряженной черной дыры это не учитывается. Учитывается только электрическое поле заряда внутри дырки. См. эту статью о заряженных черных дырах.
Qмеханик