Накопляется ли вещество сразу за горизонтом событий черной дыры?

Насколько я понимаю, время замедляется и приближается к остановке при приближении к горизонту событий черной дыры. Я видел это объяснение в нескольких местах, включая краткое объяснение в последнем абзаце: http://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole#General_relativity , цитируемое ниже:

Оппенгеймер и его соавторы интерпретировали сингулярность на границе радиуса Шварцшильда как указание на то, что это была граница пузыря, в котором остановилось время. Это верная точка зрения для внешних наблюдателей, но не для падающих наблюдателей. Из-за этого свойства коллапсировавшие звезды были названы «замороженными звездами» [17], потому что сторонний наблюдатель увидит застывшую во времени поверхность звезды в тот момент, когда ее коллапс приведет ее внутрь радиуса Шварцшильда.

Значит ли это, что в черную дыру на самом деле не попадает никакая материя (за исключением, быть может, того, что было при ее образовании)? Означает ли это также, что материя накапливается сразу за горизонтом событий? Насколько я понимаю, это будет перспектива снаружи черной дыры. Если это так, интересно, наблюдаем ли мы огромное количество материи вокруг горизонта событий, но при этом она будет иметь сильное красное смещение?

Редактировать:

Я заметил, что ответ на другой вопрос, особенно в конце, также дает некоторое представление: https://astronomy.stackexchange.com/a/1009/1386 .

Редактировать:

Эти видеоролики на YouTube, которые кто-то собрал вместе, очень хорошо объясняют концепцию и, похоже, указывают на то, что эта идея набирает обороты!

https://www.youtube.com/watch?v=yZvgeAbrjgc&list=PL57CC037B74307650&index=118 https://www.youtube.com/watch?v=b1s7omTe1HI

Редактировать:

Это новое видео на YouTube очень хорошо описывает эту идею и описывает, как работают черные дыры!

https://youtu.be/mquEWFutlbs

Вы должны цитировать, где вы это прочитали. Однако я предполагаю, что вы говорите о релятивистских эффектах (задержке), наблюдаемых с удаленного наблюдателя. Это правильно?
Мое личное мнение: это причина (вместе с излучением Хокинга, заставляющим ЧД исчезать за конечное время, если смотреть снаружи), почему горизонт событий никогда не может сформироваться. Но это (пока?) не является общепринятым мнением.
@Py-ser - Да, это правильно, я говорю о релятивистских эффектах.

Ответы (8)

То, что вы описываете, в основном является интерпретацией черных дыр как «коллапсированная звезда» (англ.) или «замороженная звезда» (рус.), которая была распространена до конца середины 1960-х годов. Это было ошибкой.

Предположим, вы находитесь на расстоянии и неподвижны относительно черной дыры. Вы увидите, как падающая материя асимптотически приближается к горизонту, становясь все слабее по мере красного смещения. Означает ли это, что материя «слипается» вокруг горизонта? Чтобы это выяснить, предположим, что вы бросаетесь к черной дыре, пытаясь поймать материю, которую видите. Вы обнаружите, что он давно упал в черную дыру.

Другими словами, самый разумный способ ответить на вопрос, есть ли на горизонте сгустки падающей материи, — это посмотреть на ситуацию с точки зрения этой падающей материи. И там ясно: нет, не слипается, так как пересекает горизонт за конечное собственное время. (Кроме того, для черной дыры Шварцшильда падение из состояния покоя является точно ньютоновским в радиальной координате Шварцшильда и собственном времени.)

«Сопутствующая точка зрения» была признана Оппенгеймером и Снайдером в 1939 году, но только в 1960-х годах, благодаря работам Зельдовича, Новикова и др., она была общепризнана как действительно значимая в сообществе. В 1965 году Пенроуз представил конформные диаграммы, основанные на координатах Эддингтона-Финкельштейна (1924/1958), которые совершенно ясно показали, что звездный коллапс не замедляется, а вместо этого продолжается до сингулярности. Обзор истории этого изменения точки зрения см. Кип Торн и др., Парадигма Мемберана (1986). Эти темы обычно рассматриваются во многих учебниках по теории относительности.

Хорошо, но поскольку в системе отсчета, адаптированной к стационарному удаленному наблюдателю, по-прежнему требуется бесконечное количество времени, означает ли это, что горизонт никогда не формируется в этой системе отсчета? Он действительно формируется: основное предположение в аргументе, что это не так, будет заключаться либо в том, что падающая материя должна достичь центра, чтобы образовался горизонт, либо пересечь ранее существовавший горизонт, чтобы заставить его расшириться. Но это предположение просто неверно.

Горизонт событий определяется в терминах будущей светоподобной бесконечности, грубо говоря, в терминах того, уйдут ли световые лучи, если ждать бесконечное количество времени. Это означает, что положение горизонта в любой момент времени зависит не только от того, что произошло, но и от того, что произойдет в будущем. В системе удаленного стационарного наблюдателя, когда материя падает к горизонту событий, она замедляется до асимптотического приближения... но горизонт также расширяется, чтобы встретить ее. Точно так же исходная коллапсирующая материя не обязательно должна коллапсировать до самого центра, чтобы образовался горизонт событий.


Как можно согласовать конечное время жизни Черной дыры из-за излучения Хокинга с бесконечным количеством времени (будущим), необходимым для расширения горизонта событий (во внешнем временном масштабе)?

Нет необходимости: [править] то, что конкретная временная координата не покрывает все многообразие, является ошибкой координатной карты, а не пространства-времени[/править]. От каждого события посылайте всенаправленный локус идеализированных световых лучей. Горизонт событий — это граница области пространства-времени, из которой ни один из этих световых лучей не уходит в бесконечность. На этот вопрос есть объективный ответ: для любого заданного луча света он либо вырвется, либо нет.

Внешнему наблюдателю пришлось бы бесконечно долго ждать, чтобы точно узнать, где именно находится горизонт событий, но это совсем другой вопрос. С излучением Хокинга черная дыра сжимается, но это не меняет того факта, что световые лучи от некоторых событий не смогут выйти, и, следовательно, горизонт событий будет существовать.

Вот диаграмма Пенроуза сферически коллапсирующей звезды, образующей черную дыру, которая впоследствии испаряется:

Диаграмма Пенроуза испаряющейся черной дыры

На диаграмме световые лучи проходят по диагонали под углом ±45°. Обратите внимание, что есть область, из которой исходящие световые лучи (идущие по диагонали из нижнего левого угла в верхний правый) не выходят, а вместо этого встречаются с р знак равно 0 сингулярность (жирная штриховая горизонтальная линия). Сам горизонт – это р знак равно 2 м линия, отмеченная на диаграмме, и ее продолжение в звезду: она должна фактически идти от (пунктирная, вертикальная) р знак равно 0 линия слева, а не простирающаяся от коллапсирующей поверхности звезды. Это потому, что некоторые (идеализированные, невзаимодействующие) световые лучи изнутри звезды также не смогут уйти в бесконечность.

Теперь предположим, что вы рисуете на этой диаграмме времяподобные кривые, которые упорно держатся подальше от горизонта, и настаиваете на использовании параметра вдоль них в качестве временной координаты. Должен ли тот факт, что вы выбрали координаты, исключающие горизонт, согласовываться с тем, действительно ли существует горизонт событий? Решение простое: если вы хотите говорить о горизонте, перестаньте использовать исключающие его координаты.

Так это правильно? С точки отсчета за пределами черной дыры материя действительно накапливается (или слипается), приближаясь к горизонту событий, но в конечном итоге горизонт событий расширяется, чтобы поглотить ее, когда накапливается больше материи?
Если вы настаиваете на таком определении «слипания», то да, хотя я бы этого не сделал. Что касается последнего вопроса, то на самом деле нет: горизонт, расширяясь, уносит с собой вовне застывшие, сдвинутые в красную сторону образы материи, упавшей в прошлое. Это одна из причин, по которой я бы не назвал первый случай «слипанием»; скорее, временная координата Шварцшильда (или соответствующее обобщение для удаленных стационарных наблюдателей) плохо ведет себя на горизонте, поэтому ее просто не следует использовать там.
Я не согласен с тем, что не следует использовать внешнюю привязку ко времени, поскольку именно ее мы «увидим», если посмотрим на черную дыру. Вы заметили интересное замечание о том, что «образ» всей материи, которая раньше попадала внутрь, перемещается наружу, когда горизонт событий расширяется. Спасибо, что нашли время, чтобы предоставить подробный ответ, очень заставляет задуматься!
@StanLiou Как можно согласовать конечное время жизни Черной дыры из-за излучения Хокинга с бесконечным количеством времени (будущим), необходимым для расширения горизонта событий (во внешнем временном интервале)?
@Gerald отредактировал, чтобы добавить ответ в сообщение.
@StanLiou - К вашему сведению, я ищу доказательства / ссылки для присуждения награды.
"... но горизонт также расширяется, чтобы встретить его." Сколько времени это занимает с точки зрения удаленного стационарного наблюдателя?
«... вы бросаетесь к черной дыре, чтобы попытаться поймать материю, которую вы видите. Вы обнаружите, что она давно упала в черную дыру». - Разве вы не увидите это только в тот момент, когда вы пересечете горизонт событий? Но раньше вы бы видели почти то же самое, что и удаленный неподвижный наблюдатель (или, возможно, удаленный наблюдатель с минимальным ускорением)?
Так что же происходит в остальной части Вселенной с точки зрения вашей системы отсчета в качестве падающего наблюдателя? (Это уместно, потому что если ответ «кажется, что время в остальной части Вселенной течет быстрее», то следующий вопрос будет «достаточно быстро, чтобы прошли эоны, необходимые для того, чтобы черная дыра уменьшилась из-за излучения Хокинга?», и если ответ на это «да», то мы, кажется, пришли к интересному выводу.)

Да, вы совершенно правы, с НАШЕЙ ТОЧКИ ЗРЕНИЯ.

Из книги Кипа Торна «Черные дыры и искажения времени: возмутительное наследие Эйнштейна».

«Подобно камню, упавшему с крыши, поверхность звезды падает вниз (сжимается внутрь) сначала медленно, затем все быстрее и быстрее. Если бы законы тяготения Ньютона были верны, это ускорение имплозии продолжалось бы неумолимо до тех пор, пока звезда, лишенная какого-либо внутреннего давления, не раздавилась бы в точку на высокой скорости. Согласно релятивистским формулам Оппенгеймера и Снайдера, это не так. Вместо этого, когда звезда приближается к своей критической окружности, ее сжатие замедляется. Чем меньше становится звезда, тем медленнее она взрывается, пока не застынет точно на критической окружности. Независимо от того, как долго человек ждет, если он покоится вне звезды (то есть покоится в статической внешней системе отсчета), он никогда не сможет увидеть, как звезда взорвется через критическую окружность.

«Вызвано ли это замораживание имплозии какой-то неожиданной общей релятивистской силой внутри звезды? Нет, совсем нет, поняли Оппенгеймер и Снайдер. Скорее, это вызвано гравитационным замедлением времени (замедлением течения времени) вблизи критической окружности. Время на поверхности схлопывающейся звезды, с точки зрения статических внешних наблюдателей, должно течь все медленнее, когда звезда приближается к критической окружности, и, соответственно, все происходящее на звезде или внутри нее, включая ее сжатие, должно казаться замедленным, а затем постепенно замерзать».

«Каким бы странным это ни казалось, еще более странным было другое предсказание, сделанное формулами Оппенгеймера и Снайдера: хотя с точки зрения статических внешних наблюдателей имплозия застывает на критической окружности, она вовсе не замерзает с точки зрения наблюдателей, движущихся внутрь. на поверхности звезды. Если звезда весит несколько масс Солнца и имеет размер примерно с Солнце, то, если наблюдать с ее собственной поверхности, она сжимается до критической окружности примерно за час, а затем продолжает схлопываться до прежнего критического значения и далее до меньшего. окружности».

«Глядя на формулы Оппенгеймера и Снайдера с точки зрения наблюдателя на поверхности звезды, можно вывести детали имплозии даже после того, как звезда погрузится в пределы своей критической окружности; то есть можно обнаружить, что звезда сжимается до бесконечной плотности и нулевого объема, и можно вывести детали искривления пространства-времени при сжатии». P217-218

Итак, с нашей точки зрения, вся материя будет сгруппирована вокруг критической окружности и не дальше. Это прекрасно, эта оболочка в теории может воздействовать на внешнюю вселенную всеми силами, необходимыми, такими как гравитационное притяжение, магнитное поле и т.д. неопределенное будущее самой вселенной не могло бы воздействовать на эту вселенную такими силами. Эта сингулярность «достигается» только тогда, когда наблюдатель проходит мимо критической окружности и в процессе замедления времени достигает конца Вселенной.

Очевидно, что это область активных исследований и размышлений. Некоторые из величайших умов планеты подходят к этому вопросу по-разному, но до сих пор не пришли к единому мнению, но, как ни странно, консенсус, похоже, начинает появляться.

http://www.sciencealert.com/stephen-hawking-explains-how-our-existence-can-escape-a-black-hole

Стивен Хокинг заявил на конференции в августе 2015 года, что, по его мнению, «информация хранится не внутри черной дыры, как можно было бы ожидать, а на ее границе, горизонте событий». Его комментарий относится к разрешению «информационного парадокса», давнему спору о физике, в котором Хокинг в конце концов признает, что материал, падающий в черную дыру, не разрушается, а скорее становится частью черной дыры.

Подробнее читайте по адресу: http://phys.org/news/2015-06-surface-black-hole-firewalland-nature.html#jCp .

В середине 90-х американские и голландские физики Леонард Сасскинд и Джерард т Хофт также обратились к информационному парадоксу, предположив, что когда что-то засасывается в черную дыру, ее информация оставляет после себя своего рода двумерный голографический отпечаток на горизонте событий. , который является своего рода «пузырем», содержащим черную дыру, через которую все должно пройти.

Что происходит на горизонте событий черной дыры, очень трудно понять. Что ясно и что следует из общей теории относительности, так это то, что с точки зрения внешнего наблюдателя в этой вселенной любая падающая материя не может пройти дальше критической окружности. Затем большинство ученых меняют точку зрения, чтобы объяснить, как с точки зрения падающего наблюдателя они за очень короткий промежуток времени доберутся до сингулярности в центре черной дыры. Это породило представление о том, что в центре каждой черной дыры есть сингулярность.

Однако это иллюзия, поскольку время, необходимое для достижения сингулярности, по существу бесконечно для нас во внешней вселенной.

То, что материя не может выйти за критическую окружность, может быть, не «иллюзия», а вполне реально. Материя должна, с НАШЕЙ ТОЧКИ ЗРЕНИЯ, стать «оболочкой», окружающей критическую окружность. Он никогда не провалится сквозь окружность, пока мы остаемся в этой вселенной. Так что говорить о сингулярности внутри черной дыры некорректно. Этого еще не произошло.

Путь через горизонт событий действительно ведет к сингулярности в каждом случае, но во всех случаях он находится в неопределенно далеком будущем. Если мы находимся в этой вселенной, то сингулярность еще не сформировалась. Если она еще не сформировалась, то где масса? Масса притягивает эту вселенную, верно? Тогда это должно быть В этой вселенной. С нашей точки зрения, это должна быть как раз эта сторона горизонта событий.

УДИВИТЕЛЬНО МОЖЕТ БЫТЬ ВОЗМОЖНО ДОКАЗАТЬ ЭТО. Недавнее объявление о гравитационных волнах, обнаруженных при слиянии двух черных дыр, сопровождалось непроверенным, но потенциально совпадающим гамма-всплеском из той же области неба. Это необъяснимо с общепринятой точки зрения, согласно которой вся материя была бы сжата в сингулярность и не могла бы выйти наружу.

Если две черные дыры сливаются и испускают гамма-лучи… вышеизложенное, безусловно, является объяснением, которое также согласуется с общей теорией относительности. Масса так и не прошла через горизонт событий (с нашей точки зрения) и была встревожена огромным насилием слияния, некоторые ускользнули. Это может быть глубокий гравитационный колодец, но очень мощный гамма-луч должен быть в состоянии вырваться при правильном толчке (притяжение из-за приближающейся еще большей черной дыры).

Дальнейшие более точные наблюдения за подобными событиями, которые, вероятно, будут достаточно частыми, могут предоставить больше доказательств. Другого правдоподобного объяснения вряд ли можно найти.

Спасибо за ваш ответ, я хотел бы посмотреть, приведет ли это к дальнейшему обсуждению!
Еще один комментарий к исходному вопросу. Черная дыра возникла бы как крошечный пузырь пара в центре взрывающейся звезды, которая достигла достаточно сильного гравитационного «давления». Затем он будет расширяться по мере того, как окружающая материя и энергия попадут внутрь и достигнут своей критической окружности, поэтому я не думаю, что какая-либо материя с точки зрения внешнего наблюдателя будет находиться «внутри» критической окружности.
К вашему сведению, я ищу доказательства / ссылки для присуждения награды.
Доказательства/ссылки на что? Была значительная ссылка на Оппенгеймера и Снайдера. Вы хотите больше?
На самом деле, похоже, что ваш ответ теперь хорош с точки зрения ссылок, и я вполне могу в конечном итоге присудить вам награду. Я также ищу дополнительные доказательства (например, наблюдения или другие типы доказательств) того, что материя собирается или не собирается вблизи горизонта событий черной дыры. Я понимаю, что таких доказательств может еще не быть, поэтому в этом случае я вознагражу того, кто лучше всего подкрепит свое утверждение ссылками и т. д., и до сих пор вы проделали хорошую работу по включению ссылок.
Тогда я опубликую расширенный ответ!
Это очень хорошо, спасибо, что поделились! Вы, вероятно, получите награду, если кто-то не сможет сделать лучше! Отличная работа и отличные мысли!
Ваши комментарии о гравитационных волнах, кажется, не понимают разницы между массой и гравитационным полем. Ничто в обнаружении ГВ не говорило о том, что масса была выброшена или иным образом преобразована из (внутри) черных дыр в различные формы излучения. Энергия уже присутствовала в гравитационных полях, существующих во Вселенной и за пределами горизонта событий. Именно эта энергия была преобразована в излучение. Неважно, что «на самом деле» в дыре: важны поля (именно гравитационное и электромагнитное).

Нам нужно подумать о том, где именно возникает эффект замедления времени. Затем, думая о наблюдениях с каждой точки зрения, то есть свободно падающего объекта и внешнего наблюдателя, мы можем прийти к соглашению только с тем, что происходит , а не с тем, что кажется происходящим.

Опыт времени

Мы должны помнить, что объект, движущийся с определенной скоростью, будет двигаться во времени (или в четвертом измерении) медленнее. Это не означает, что он движется медленнее, иначе он явно не двигался бы «с определенной скоростью».

Время замедляется в тиканье физических процессов самого объекта. Другими словами, по вашим словам, мои часы будут идти в два раза медленнее, когда я пролетел мимо вас со скоростью 87% скорости света. Я бы размахивал руками как обычно, но, по вашему мнению, я бы размахивал руками в два раза медленнее, а также казался бы сжатым в размерах (не совсем относится к этому).

Точка зрения падающего объекта

Если бы вы были объектом, падающим в черную дыру, вы бы ускорялись по мере приближения к горизонту событий, но вам требовалось бы все больше и больше времени, чтобы реагировать на приближение, до такой степени, что вы бы упали в черную дыру в мгновение ока. . С вашей точки зрения, ваш подход к горизонту событий станет экспоненциально быстрее.

Другими словами, вы невероятно быстро упадете в черную дыру, но едва заметите это в своем уме, потому что вам просто не хватит времени из-за относительности.

Точка зрения стационарного наблюдателя

Теперь неподвижный наблюдатель, находящийся вне влияния черной дыры, наблюдал бы совсем другое. Свет (точнее, информация) о вашем спуске будет все больше и больше смещаться в красную сторону, но ему потребуется все больше и больше времени, чтобы достичь их глаз.

Это означает, что, по мнению наблюдателя , падающий объект остановился бы на горизонте событий и исчез.

Так что же на самом деле «произошло»?

  • Падающий объект упал очень быстро, но вряд ли понял, что это произошло
  • Стационарный наблюдатель подумал бы, что объект исчез и так и не достиг горизонта событий.
  • Купер открывает несколько книг по гравитации и спасает человечество.
Как же тогда наблюдатель вообще может увидеть черную дыру, если с его позиции в нее никогда не падает масса, достаточная для того, чтобы она приняла форму и начала существовать?
@LocalFluff Что означает «видеть черную дыру» ? Если под этим вы подразумеваете наблюдение за его гравитационными эффектами, я не вижу проблемы.
Ваш первый раздел ошибочен. Чтобы попасть внутрь, требуется конечное количество собственного времени, т. е. времени, которое испытывает объект, такой как вы. Как милое совпадение, иллюстрирующее это, для радиального свободного падения из состояния покоя в черную дыру Шварцшильда время, необходимое для достижения горизонта (или любой конкретной радиальной координаты Шварцшильда), оказывается, точно соответствует предсказанию ньютоновской гравитации.
@RobJeffries Но тогда она останется нейтронной звездой для всех сторонних наблюдателей. Черные дыры никогда не образовались бы для сторонних наблюдателей, независимо от того, как они наблюдаются. Потенциально можно увидеть черную дыру, проходящую через фоновые объекты. Неаккрецирующая СМЧД вообще не светится, в то время как нейтронная звезда с массой в миллионы солнечных очень близко к ее поверхности была бы довольно дикой.
@LocalFluff Нейтронная звезда и черная дыра совершенно разные. Ни одна нейтронная звезда не может иметь радиус, близкий к радиусу Шварцшильда. Вот почему вы можете увидеть нейтронную звезду.
@StanLiou Я не говорю, что объекту требуется бесконечное время, чтобы попасть в черную дыру, но его внутренние часы замедляются до минимума, когда его скорость увеличивается до ~ c ~. Другими словами, у вас не будет много времени, чтобы на самом деле ощутить свое падение в черную дыру, но вы все равно упадете в нее очень быстро. Это то же самое, как когда вы стареете гораздо медленнее при очень высоких скоростях.
@NickBedford FYI, я ищу доказательства / ссылки для присуждения награды.
«Падающий объект упал очень быстро, но вряд ли понял, что это происходит». Разве падающий объект не заметил, что все излучение, достигшее черной дыры после него, просто догнало его, когда он прошел горизонт событий?

Было дано несколько замечательных, но технических ответов, и я не могу ничего добавить к этим очень хорошим ответам, объясняющим, почему бесполезно думать, что черные дыры «замораживаются» на своих горизонтах событий. Но я могу дать ответ с более существенно полезной философской точки зрения, который состоит в том, что центральный урок теории относительности состоит в том, что реальность включает в себя кучу вещей, происходящих в разных местах и ​​в разное время, поэтому реальность — это нечто локальное. Таким образом, если вы хотите знать, что произошло в каком-то месте и в какое-то время (независимо от того, как вы решите дать номера этому месту и времени, это все равно, что выбрать, как координировать поверхность Земли), то вам следует спросить кого-нибудь, кто был в том месте и в то время!

Согласно этому простому правилу, мы должны представить, что спрашиваем кого-то, падающего за горизонт событий, сформировалась ли уже черная дыра или нет. Они скажут, что да, и скажут, что доберутся до центральной черной дыры за конечное время. Получите ли вы это сообщение или нет, это более сложный вопрос, но они все равно скажут это, потому что реальность где-то происходит, и мы всегда можем представить, что кто-то там испытывает это - и спросите их . Или, по крайней мере, представьте , что они сказали бы в тех случаях, когда общение становится затруднительным или невозможным.

Если вы будете следовать этому простому правилу, то все эти кажущиеся парадоксы координат немедленно исчезнут. Координаты — полезный язык для вычислений, но они не годятся для утверждений о том, «что есть». Это проблема наблюдения, а все наблюдения локальны — никто никогда не наблюдает за координатами, и слишком многое делается из произвольного выбора координат.

" все наблюдения локальны " - это простое утверждение имеет большое значение! Копенгагенская интерпретация... запутанность... не существует такой вещи, как независимая реальность?
Во всяком случае, науке это недоступно. Наука должна быть эмпирической, поэтому она должна быть основана на наблюдении, поэтому она может описывать только местные события. Это может ограничить его область применения. Так мы держим невидимых фэйри подальше от науки, но не знаем, что еще теряем. Тем не менее, если кто-то где-то говорит, что черная дыра образовалась и что они пересекают горизонт событий, то мы должны допустить, что черная дыра действительно существует — даже если мы знаем, что никогда не сможем получить сообщение и, следовательно, не сможем создать глобальную концепцию. из наших собственных наблюдений.
Эйнштейн был глубоко обеспокоен осознанием того, что реальность относительна , поэтому он писал Шрёдингеру в 1950 году: «Вы единственный современный физик, кроме Лауэ, который видит, что нельзя обойти предположение реальности, если только быть честным». ...Большинство из них [других физиков] просто не видят, в какую рискованную игру они играют с реальностью — реальностью как чем-то независимым от экспериментально установленного».
Я всегда удивляюсь такому отношению, потому что мне кажется ясным, что мы всегда будем ограничены нашей способностью воспринимать. Никогда не было никаких гарантий, что мы сможем воспринимать реальность в каком-то чистом виде — это всегда было то, что проходит через наши фильтры. Даже выбор заниматься наукой представляет дополнительные фильтры, где гарантия, что ничего никогда не будет потеряно?

Логическим следствием этого является то, что горизонт событий не может сформироваться, поскольку первая частица асимптотически замедляется до нуля непосредственно перед формированием горизонта событий ( бесконечный спуск Ферма ).

Таким образом, появление горизонта событий занимает бесконечное время, наблюдаемое снаружи. Но из-за излучения Хокинга черная дыра существует только конечное время. Следовательно, горизонт событий не формируется.

Самое неприятное в этом то, что вам нужно быть как минимум Стивеном Хокингом , чтобы вас не называли гиком.

Текущий общепринятый способ обойти этот парадокс состоит в том, чтобы переключиться на чисто общую релятивистскую геометрию падающего пространства-времени, которая не имеет горизонта событий. Таким образом, вы избегаете горизонта событий как полюса, но получаете сингулярность в центре черной дыры, управляемую еще не изученными физическими законами квантовой гравитации.

Это интересный момент, и очень заставляет задуматься. Будет интересно посмотреть, какие дальнейшие открытия будут сделаны в отношении черных дыр. Меня до сих пор интересует вопрос о материи, которая была «внутри» черной дыры, когда она образовалась (например, я бы подумал, что эта материя действительно находится внутри черной дыры/горизонта событий). Хотя, если верно, что «образ» материи расширяется вместе с горизонтом событий, то даже эта материя могла бы находиться на краю горизонта событий с внешней точки зрения.
@Jonathan Если вы предполагаете, например, решение Шварцшильда, простейшую форму черной дыры, от стороннего наблюдателя вам нужно различать три зоны: пространственную, светоподобную и временную. Светоподобная зона соответствует горизонту событий. Если преобразовать свойства материи между этими зонами, то они настолько изменят свои физические свойства, что термин «материя есть» не имеет особого смысла, ни «материя», ни «есть». Одно пространственное измерение со временем меняет роли.
@Jonathan Можно думать, что информация о материи хранится на горизонте событий, некоторые симуляции жидкости указывают на фрактальную структуру горизонта событий из-за падающей материи; это может быть способом преодоления информационного парадокса. Это не решение Шварцшильда и не решение Керра.
Интересно, могли бы мы на самом деле «заглянуть под юбки» черной дыры, если бы там вообще было что-то «там». Конечно, мы не можем, и любой, кто утверждает, что внутри черной дыры существует сингулярность, просто говорит, что математическая модель, которую они используют, говорит, что она есть. Если вся масса/энергия, из которых состоит черная дыра, была сжата в двухмерную поверхность на горизонте событий, есть ли какой-нибудь способ наблюдательно определить разницу? В швейцарском сыре есть дырки, но никто не утверждает, что дырки — это швейцарский сыр.
@Gerald FYI, я ищу доказательства / ссылки для присуждения награды.

Наводящие на размышления космологи!

Я очень опаздываю на эту дискуссию, так как вижу, что она продолжается буквально несколько лет, и не знаю, есть ли еще кто-нибудь, кто следит за этой темой, но вот.

Я изучал астрофизику в Калифорнийском университете в Беркли в конце 80-х, поэтому, возможно, моя информация немного устарела, если это так, заранее извиняюсь. Я потратил много времени на размышления об этой проблеме за последние 30 лет и выдвинул пару идей.

Во-первых, эти предположения основаны на предположениях:

  • время останавливается на горизонте событий
  • падающий в ЭД наблюдатель, оглядывающийся назад, наблюдал бы, как Вселенная быстро стареет до тепловой смерти
  • незаряженная, невращающаяся черная дыра солнечной массы
  • звезды в 2-3 массы Солнца достаточно, чтобы преодолеть давление вырождения нейтронов и образовать черную дыру (назовем ее 2 для обсуждения)

Если правда, то предположим:

  • начните со звезды, скажем, в 3 солнечных массы
  • мы должны рассматривать существование и параметры ровного горизонта с момента его "рождения"
  • минимальный радиус Шварцшильда составляет всего 12 миль (2 массы Солнца)
  • исходный радиус звезды главной последовательности около 100 000 км (100 млн + км для красного гиганта)
  • наблюдатель первоначально вращается вокруг звезды
  • звезда прожигает последние проценты гелия и каскад схлопывается прямо в черную дыру
  • когда звезда коллапсирует, некоторое количество материи сжимается в пределах 12 миль от центра тяжести звезды (назовем это массой 2 Солнца)
  • Горизонт событий теперь формируется математически, и время ОСТАНАВЛИВАЕТСЯ для всей материи в этом радиусе.
  • Материя за пределами этого радиуса продолжает падать, поскольку время еще не остановилось , создавая сферу сжатия вокруг ЕН.
  • Материя уже ВНУТРИ ЕН продолжает падать. (у него есть импульс, который необходимо сохранить). ИЛИ время ОСТАНАВЛИВАЕТСЯ ВНУТРИ ЕН, а также во всей сфере Шварцшильда, заставляя всю эту материю ЗАМОРОЗИТЬСЯ в положении (относительно внешнего наблюдателя? (неизвестно) (возможно, время ОБРАЩАЕТСЯ?!)
  • Сторонний наблюдатель увидит, как материя на ЭГ СТОП падает и излучается.
  • Падающая материя, оглядываясь назад на Вселенную, теперь будет наблюдать, как Вселенная быстро стареет, возможно, даже до самой смерти?
  • Если это так, это означает, что вся падающая материя ЭД после того, как ЭД сформировалась, задерживается в ЭД до тех пор, пока черная дыра не испарится.
  • Что также приводит к огромному СЖАТИЮ падающей материи в последовательно более быстрых временных рамках, падающих сзади.
  • В данном примере это целая солнечная масса вещества, все быстро сжимающееся и увеличивающееся в давлении. (Во время ЕН время остановилось, поэтому с точки зрения нашего вращающегося вокруг Солнца наблюдателя взаимодействие не происходит, но последовательно все менее растянутые во времени слои, расположенные дальше от ЕН, сжимаются в эквивалент совершенно новой звезды, сжигающей свое топливо за фемптосекунды до много секунд.IE SUPERNOVA)
  • И существует дисбаланс гравитационного притяжения, который теперь был вызван между солнечной массой вещества в ЕН и двумя солнечными массами внутри СВ.
  • На самом деле, все черные дыры, образовавшиеся в результате звездного коллапса, должны начать жизнь как шварцшильдовские области шириной 12 миль с радиусом в 2 массы Солнца.
  • Рост размеров черных дыр этого типа (исключая первичные черные дыры) должен происходить ТОЛЬКО за счет аккреции ЭД вещества или слияния ЭД черных дыр.
  • Никакая материя не должна когда-либо попадать в ЭД (или проходить через нее) в течение нашей жизни или даже в течение жизни Вселенной, если мы утверждаем, что наблюдатель, падающий в черную дыру, видит, как Вселенная быстро стареет позади него/нее (будущее).
  • Следовательно, все обнаружение излучения черных дыр связано с взаимодействием материи очень близко к ЭД.
  • Напрашивается вопрос, превосходит ли ГРАВИТИЯ ЭД?
  • Если нет, черная дыра должна потерять «2» массы Солнца при создании (можно только проверить, можем ли мы измерить массу до и после ее создания, возможно, в видимой двойной сверхновой паре).
  • Но если гравитация ДЕЙСТВИТЕЛЬНО выходит за пределы ЕН, как принято, тогда гравитация солнечных масс в ЕН должна оказывать противодействующее воздействие на материю внутри, ЗАМЕДЛЯЯ коллапс внутри ЕН!
  • Кроме того, наши новые детекторы гравитационных волн должны слышать эффект «звона», поскольку материя внутри не просто бесконечно коллапсирует в сингулярность, но «отскакивает» и отражается от гравитации и различных уровней замедления времени.
  • Как бы то ни было, это МОЖЕТ даже привести к своего рода «тору» с заменой или реверсированием размерностей (время/расстояние), а не к сингулярности.
  • Добавьте к этому планковскую плотность с противодействующими внутренними силами, и мы, возможно, придем к некоторым причудливым топологиям пространства-времени.
  • ЧИСТАЯ спекуляция: среда ВНУТРИ черной дыры начинает очень походить на историю нашей собственной вселенной от Большого взрыва (белой дыры?), если вы просто измените стрелу времени. (Вселенная не расширяется, как мы воспринимаем, а сжимается в тор на разных расстояниях с нашей точки зрения, имеющих разные уровни замедления времени)
  • Будучи старшекурсником, я написал статью о том, что наша Вселенная находится внутри черной дыры, и я видел много теорий, тяготеющих (извините) к этому решению за последние 30 лет.
  • Включая самые последние идеи о том, что наша Вселенная представляет собой сжатую (трехмерную) голограмму на 4-мерной «сфере», которая представляет собой горизонт событий, равный энтропии всей нашей известной Вселенной. Элегантный.

Извиняюсь за ужасно длинные комментарии здесь. Я уверен, что в этой идее больше дыр, чем в швейцарском сыре. Вот как начинает выглядеть вселенная со всеми этими маленькими карманными вселенными, с которыми мы не можем взаимодействовать!

Вопрос и ответ, которые могли бы помочь на следующем уровне понимания этих концепций, таковы:

Может ли горизонт событий изменить форму?

Если материя заперта замедлением времени на горизонте событий, она не может двигаться (относительно ЕН). Если падающая материя может стать свидетелем конца Вселенной или даже очень долгого времени, то материя по определению заблокирована замедлением времени. Если он НЕ заблокирован TD, падающий наблюдатель НЕ ДОЛЖЕН БЫТЬ СПОСОБНЫ ВИДЕТЬ, ЧТО ВСЕЛЕННАЯ БЫСТРО СТАРЕЕТ ЗА НИМ.

Тогда, если EH может изменить форму, либо:

  • материя должна двигаться вместе с ЭД (ускорение? импульс? свободная энергия?)
  • ИЛИ ЕН, будучи математическим определением, может двигаться независимо от местоположения материи, тем самым изменяя величину замедления времени материи, замедляя/ускоряя/останавливая материю вне ЕН или НЕИЗВЕСТНЫЕ эффекты, если она уже была внутри ЕН. ЭХ. (предположительно ЕН всегда будет УВЕЛИЧИВАТЬСЯ в размере, но как насчет формы?)
  • вернуться к форме: может ли EH быть эллипсоидом? Блин? Если она может превратиться из сферы в блин, не означает ли это, что материя, которая уже находилась внутри ЭД вблизи сферического радиуса, теперь ВЫШЛА ИЗ ЧЕРНОЙ ДЫРЫ, как если бы этот радиус внезапно сжался? (если, опять же, его как-то с ЭХ не таскают)
  • если это так, не позволят ли слияния черных дыр материи из ЕН выйти туда, образуя совершенно новую форму излучения черных дыр , отличную от излучения Хокинга ? Как бы мы это обнаружили? Откуда мы знаем?

Я думаю, что ответ лежит непосредственно на LIGO и более мощных версиях этого инструмента, которые будут представлены в Интернете в будущем. Наблюдение за изменениями, временем прихода, сравнением спектра и, в конечном итоге, направлением гравитационных волн и связанных с ними всплесков гамма-излучения от слияния черных дыр поможет нам точно определить, что происходит, когда сталкиваются горизонты событий!

Спасибо, что нашли время, чтобы рассмотреть эти идеи!

1) Поместите текст между двумя звездочками, так: *this text*, чтобы он был выделен курсивом . 2) 3 массы Солнца далеко не достаточно для образования черной дыры. 3) Время на ЕН останавливается только для далеких наблюдателей, объекты, падающие в ЕН, ничего не испытывают, пока проходят его. 4) Все заглавные тексты выглядят не очень хорошо, я предлагаю использовать форматирование курсивом (или двойные звезды делают ваш текст жирным ).
И сделайте что-нибудь со своей стеной текста . Если вы хотите, чтобы люди прочитали ваш вклад, убедитесь, что он легко читается.
Очень интересный отзыв и определенно заставляет задуматься! Было бы интересно посмотреть, «прольют ли больше света» будущие наблюдения (особенно наблюдения LIGO за слиянием черных дыр) на то, действительно ли время застыло на горизонте событий. Интересно, что горизонт событий не может изменить форму, если время там застыло! Определенно заставляет задуматься.
«наблюдатель, падающий в EH и смотрящий назад, наблюдал бы, как Вселенная быстро стареет до тепловой смерти». Никто этого не предполагает, потому что это явно не соответствует действительности. физика.stackexchange.com/questions/82678/…

Насколько я понимаю, наличие горизонта событий (ГГ) от гравитационного коллапса — это случай, когда ОТО нарушает локальную причинность во внешней (относительно ГГ) вселенной. По теореме Биркгофа ЕН может быть вызвана только внутренним Т, а не чем-то, что находится вне ЕН. (Коллапс) ЕН приводит к каузальному разъединению: внешнее не затрагивается тем, что находится на или внутри ЕН. Несмотря на это, присутствие ЕН (в сценарии, предложенном продолжением через ЕН) «влияет» на локальную внешнюю метрику, тем самым нарушая представление о локальной причинности, согласно которому все, что определено в одном событии, может быть определено только тем, что может причинно повлиять на это событие.

В теоретическом принципе это не противоречие: мы можем вывести СР из причинности и других предполагаемых свойств, а затем ОТО из СР и других свойств. Этот вывод заключает, что ОТО является свойством причинности вместе с другими аксиомами, но оно не обязательно обратимо: могут быть решения ОТО, которые нарушают причинность. Тогда возникает вопрос, является ли ОТО свойством какой-то фундаментальной физики, возможно, включая причинность, так что решения ОТО, нарушающие основы, не будут физическими, или если ОТО сама по себе фундаментальна, тогда причинность иногда оказывается ложной. Проблема потери информации может быть прослежена до нарушения причинно-следственной связи во внешней вселенной, если присутствует EH.

С другой стороны, GR, кажется, элегантно решает проблему. Ни в какой перспективе события (подразумеваемой как каузальная перспектива того, что влияет на само событие, что, удобно, является тем, что наблюдатели, помещенные в это событие, будут «видеть», обратите внимание, что их различные скорости не влияют на соображения, которые мы делаем), где событие находится во внешней вселенной, ЕН уже сформировался. Только прото-черные дыры, т.е. черные дыры (масса, подвергшаяся гравитационному коллапсу) до образования ЕН, присутствуют во внешней вселенной, т.е. причинно влияют на нее. Эта причинность полна и непротиворечива, нет никакого «входа» от причинно несвязанной внутренней части ЕН. В частности, внешняя метрика EH не «представлена» во внешнюю вселенную, за исключением вывода несоответствия с причинностью, которое открыло этот пост. Это также подразумевало бы, что вся история физики (прото-)ЧД, описанная с внешней точки зрения, будет причинно-следственной и полностью определена во внешней вселенной. В этом сценарии проблема потери информации предотвращается тем, что ее не ставят. Это «исправление» осуществляется задержкой «до бесконечности» образования ЕН, которая действительна во всех внешних перспективах.

Что касается вопроса OP, это будет означать, что дело не столько в том, что «материал» накапливается «сразу за пределами» EH, сколько в том, что EH всегда «вот-вот» сформируется, и это небольшое изменение все исправляет.

Наблюдатель, падающий в черную дыру, не видит себя беспрепятственно падающим в сингулярность. Черная дыра всегда будет испаряться до бесконечности, поэтому падающий наблюдатель упадет в центр испарившейся черной дыры и не найдет ничего особенного, кроме всеобщей тепловой смерти.

И, кстати, физики повсюду, кажется, сбиты с толку тем, что происходит, когда вы добавляете бесконечность. Игнорировать испарение черной дыры. Утверждается, что физика одинаково верна во всех системах отсчета. За исключением того, что для далекого наблюдателя нет системы отсчета, потому что по прошествии бесконечного количества времени падающий субъект все еще никогда не падает за горизонт. Таким образом, нет никакой очевидной причины говорить, что падающий наблюдатель будет иметь нормальный опыт во времени = бесконечности. Вы не можете прибавить бесконечность или разделить на бесконечность. Вы потеряли связь с физическими понятиями, когда попытались это сделать.
Вся проблема возникает из-за недопустимого аналитического расширения. Это все равно, что пытаться описать вселенную так, как ее видел бы фотон. Вселенная существовала бы только с двумя состояниями: t=0 и t=1. Между этими двумя состояниями не было бы никакой обнаруживаемой взаимосвязи, и они были бы действительно произвольными, потому что фотонный опыт требует деления времени на бесконечность, и поэтому говорить о нем бессмысленно.
Я не вижу ничего плохого в этом ответе, если предположить, что черные дыры действительно испаряются из-за излучения Хока, а замедление времени таково, что наблюдатель, падающий в черную дыру, наблюдает за будущим Вселенной. Было бы неплохо, если бы ответ немного конкретизировался. Определенно интригующая мысль! В этом случае я не верю, что задействовано бесконечное время, потому что пройдет конечное количество времени, прежде чем черная дыра испарится. Также смотрите: astronomy.stackexchange.com/questions/2524/…
Это неправильно, потому что инфоллер добирается до центра за короткое время, по своим часам. Их просто не волнует временная координата, используемая кем-то в бесконечности, и мы не должны использовать нелокальную временную координату, чтобы сказать «что происходит» где-то еще. Это один из центральных уроков относительности — реальность локальна , поэтому спросите человека на месте происшествия. Все остальное — это просто координаты, а координат слишком много.
В самом деле, это похоже на проблему, возникающую в космологии, — «наблюдаемую вселенную». За гранью этого есть драконы, которых мы предполагаем прогнать ударом космологического принципа, но все, что мы знаем, это то, что мы никогда не узнаем полную, глобальную вселенную и все, что в ней может содержаться, что некий наблюдатель переживаем, но никогда не будем.
Сама черная дыра испытывает почти такое же замедление времени, как и «сопутствующий» падающий объект. Другими словами, черная дыра и падающий объект работают по одним и тем же часам, но остальная Вселенная работает по гораздо более быстрым часам. Однако это может означать, что черная дыра, если бы она могла наблюдать за собой, наблюдала бы свое испарение намного быстрее, чем это наблюдали земные астрономы.