Относительно чего вращаются черные дыры?

Но если вы начнете бегать вокруг него, он будет двигаться относительно вас быстрее или медленнее. В данном случае диск имеет путевую скорость 60 об/мин, потому что ему есть что вращаться относительно, в данном случае, стола.

На самом деле это в корне неверно. Вращение диска к столу отношения не имеет в принципе. Ускорение, включая вращение, не является относительным. Его можно измерить без привязки к какому-либо внешнему объекту. Например, с помощью кольцевого интерферометра или гироскопа.

Неважно, является ли объект диском, черной дырой или чем-то еще, вращение не относительно, как движение по инерции.

Когда я двигаюсь вокруг черной дыры, черная дыра вращается медленнее относительно меня и, следовательно, имеет больший горизонт событий.

Горизонт событий — глобальная и неизменная характеристика пространства-времени. Ваше движение не меняет его. Конечно, вы можете использовать любые координаты, которые вам нравятся, и изменять размер координат по своему усмотрению. Однако то, какие события находятся на горизонте событий, зависит от вашего движения.

Это просто ведро Ньютона в современной одежде. Лучшее объяснение этого эффекта, которое я видел, содержится в книге Карло Ровелли « Квантовая гравитация» , которая объясняет его как вращение относительно гравитационного поля . Согласно общей теории относительности Эйнштейна, гравитационное поле — это реальная физическая сущность. И Ровелли говорит о ведре Ньютона (на странице 56 издания в твердом переплете 2005 года):

Ответ Эйнштейна прост и многозначен:

Вода вращается относительно локальной физической сущности: гравитационного поля.

Ровелли считает это настолько важным, что подчеркивает это, а также выделяет курсивом; но мои навыки форматирования не доходят до этого. И да, фульгурация — это настоящее слово .

Относительно чего вращаются черные дыры?

Относительно бесконечно удаленной от отверстия инерциальной системы отсчета, в которой отверстие не имеет поступательного движения.

А что произойдет, если вы будете двигаться вокруг него?

Вращающаяся черная дыра азимутально симметрична. Он «выглядит» одинаково под любым азимутальным углом. Его спиновой параметр$a$в метрике Керра не имеет ничего общего с тем, как быстро вы перемещаетесь по ней.

Допустим, на столе лежит диск, который вращается со скоростью 60 об/мин. Когда вы стоите на месте, он вращается со скоростью 60 об/мин. Но если вы начнете бегать вокруг него, он будет двигаться относительно вас быстрее или медленнее. В данном случае диск имеет путевую скорость 60 об/мин, потому что ему есть что вращаться относительно, в данном случае, стола.

Нет, таблица не нужна, чтобы наблюдать разницу между вращающимся диском и неподвижным диском. Если вы вращаетесь с вращающимся диском и используете систему отсчета, в которой диск неподвижен, эта система отсчета не является инерциальной. Появится «центробежная сила», отталкивающая вас от вращающегося диска, и чтобы удержаться рядом с ним, вам придется иметь силу, толкающую вас к диску. Таким образом, вы можете определить разницу между вращающимся диском и неподвижным диском, потому что вы можете находиться в системе отсчета, движущейся вместе с неподвижным диском, без появления центробежной силы.

Теперь существует явление, называемое перетаскиванием кадра , при котором вращающаяся черная дыра искажает пространство-время вокруг себя. Вблизи черной дыры это уменьшит видимое вращение. Но вдали от черной дыры перетаскивание системы отсчета становится незначительным, и вращение черной дыры можно измерить относительно инерциальных систем отсчета.

Другие ответы, в которых говорится, что нет необходимости в чем-то еще, чтобы измерять его относительно, несколько неверны, поскольку перетаскивание системы отсчета гасится массой остальной части вселенной. Если бы все во Вселенной, кроме черной дыры, исчезло, было бы невозможно наблюдать, как черная дыра вращается.

Вы можете думать об этом как о применении принципа Маха . Это представляет собой наблюдаемый факт физики и космологии, не выводимый из какого-либо другого принципа. Локальная невращающаяся система отсчета, по-видимому, определяется материей, в основном удаленной материей. Общая теория относительности, частично вдохновленная этой идеей, охватывает (небольшое) влияние локальной материи, но не требует принципа Маха для всей Вселенной. Это предложение было проверено с высокой точностью.

Допустим, на столе лежит диск, который вращается со скоростью 60 об/мин. Когда вы стоите > неподвижно, он вращается со скоростью 60 об / мин. Но если вы начнете бегать вокруг него, он будет двигаться быстрее или медленнее относительно вас. В этом случае диск имеет путевую скорость 60 об/мин, потому что ему есть что вращаться относительно, в данном случае, стола.

Вращающаяся черная дыра — это решение вакуумного уравнения Эйнштейна, которое описывает пространственно-временной интервал$ds^{2}$что является внутренним свойством самого пространства-времени, с которым согласны все наблюдатели. Другими словами, то, что мы называем вращающейся черной дырой, — это само пространство-время, поэтому пример, описанный вращающимся диском на столе, не является хорошей аналогией.

Теперь предположим, что есть вращающаяся черная дыра. Поскольку для вращения черной дыры нет контроля, ее вращение должно быть связано с объектом, > например, с вами. Если вы стоите на месте, он вращается с постоянной скоростью. Но если вы начнете двигаться вокруг черной дыры в том же направлении, что и вращение, >согласно ньютоновской физике, черная дыра будет вращаться медленнее >по сравнению с вами. Поскольку более быстро вращающаяся черная дыра имеет меньший горизонт событий, в первом случае горизонт событий будет меньше.

Тогда как же ученые говорят, что есть вращающиеся и невращающиеся черные дыры? >Это только по отношению к Земле?

Смысл спина в том, что любой наблюдатель вне черной дыры и достаточно близко (т.е. в эргосфере) не может стоять на месте. Это называется перетаскиванием кадра. «Наименее вращающийся наблюдатель» - это локально не вращающийся наблюдатель, угловая скорость которого, определяемая инерциальным наблюдателем на бесконечности, равна

Относительно чего вращаются черные дыры? А что произойдет, если вы будете двигаться вокруг него? >Есть много вопросов о том, как вращаются черные дыры или как быстро они вращаются, >но, насколько мне известно, ни один из них не отвечает на этот вопрос.

Таким образом, угловая скорость горизонта - это угловая скорость местного невращающегося наблюдателя (у горизонта), измеренная инерциальным наблюдателем на бесконечности. Для подробного обсуждения вы можете найти дополнительные материалы по «Общей теории относительности» Р. М. Вальда.