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!
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:
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 сингулярность (жирная штриховая горизонтальная линия). Сам горизонт – это линия, отмеченная на диаграмме, и ее продолжение в звезду: она должна фактически идти от (пунктирная, вертикальная) 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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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:
Если правда, то предположим:
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:
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!
*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 ).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.
Пы-сер
Джеральд
Джонатан