Перестает ли работать радио (между двумя астронавтами, движущимися вместе) при пересечении горизонта событий?

На этом сайте много вопросов о пересечении ЭГ (горизонта событий) черной дыры.

Некоторые из них предполагают, что при пересечении горизонта ничего особенного не происходит, вы даже не замечаете пересечения горизонта, а некоторые предполагают, что обнаружить горизонт локально невозможно.

Ничего особенного не происходит с наблюдателем, когда он пересекает горизонт событий.

Падение в черную дыру

В вашей системе координат вы не заметите ничего необычного.

Что вы чувствуете, пересекая горизонт событий?

На горизонте событий не будет разрыва в поведении.

Делая селфи во время падения, сможете ли вы заметить горизонт, прежде чем попасть в сингулярность?

Теперь есть и другие, которые предполагают, что внутри горизонта все, включая свет, должно двигаться к сингулярности, сингулярность становится моментом времени (будущим).

Таким образом, внутри горизонта даже световой луч, направленный наружу, на самом деле движется внутрь, а не наружу.

Как ведет себя свет в пределах горизонта событий черной дыры?

https://arxiv.org/abs/2002.01135

Можно ли локально обнаружить горизонт событий?

Согласно первому, когда два астронавта вместе пересекают ЕН, их рация (или радио) может продолжать работать.

Судя по второму, это не так однозначно. Очевидно, что за горизонтом радио все еще работает, потому что электромагнитные волны от отправителя все еще распространяются сферически и все равно достигают приемника. Но как только вы пересекаете горизонт, искривление становится настолько экстремальным, что скорость убегания превышает скорость света. Таким образом, электромагнитные волны больше не будут распространяться сферически, а только в сторону сингулярности. Исходя из этого, электромагнитные волны от отправителя могут больше не достигать приемника, поэтому радио перестает работать при пересечении ЕН.

Просто чтобы было понятно, я спрашиваю о двух астронавтах, движущихся вместе, падающих вместе, и не перестанет ли работать радио между ними двумя?

Вопрос:

Перестает ли работать радио (между двумя астронавтами, движущимися вместе) при пересечении горизонта событий?

Существует ли радиальное расстояние между астронавтами или тангенциальное?
@stuffu по касательной.
Анимации Саймона вводят в заблуждение из-за неудачного выбора координат. Они показывают сингулярность как объект в пространстве, в то время как вместо этого это момент времени, которого нет нигде в пространстве. Внутри черной дыры нет направлений внутрь и наружу. Вместо этого они относятся к будущему и прошлому. Так идут радиоволны 360 о во всех направлениях, но ни одно из этих направлений не указывает на сингулярность или от нее. Обратите также внимание на то, что внутреннее пространство-время Шварцшильда в действительности не существует. Он вечен и не может быть создан коллапсом звезды.
@safesphere "внутреннее пространство-время Шварцшильда не существует в реальности. Оно вечно и не может быть создано коллапсом звезды." Не могли бы вы уточнить этот вопрос?
При коллапсе звезды как внутри, так и снаружи координатное время т Времяподобно для всех значений т через бесконечность. Это значит, что т внутри никогда не бывает пространственноподобным, поэтому внутреннее пространство-время никогда не бывает шварцшильдовским (в котором т является пространственноподобным). В этом глубокий смысл того факта, что решение Шварцшильда вечно. Внутреннее пространство-время либо шварцшильдовское навсегда, либо не шварцшильдовское навсегда. Не может быть и того, и другого. Подробнее см. этот вопрос (не ответы): math.stackexchange.com/questions/3513195

Ответы (7)

Падающий наблюдатель, свободно падающий с отрицательной скоростью убегания v=-c√(rs / r), будет получать сигналы с красным смещением от далекого наблюдателя на всем пути вниз до сингулярности (если он падает со скоростью меньше, чем скорость убегания, сигнал, который он получает, также может быть с синим смещением).

Далекий наблюдатель будет получать сигналы с красным смещением от падающего наблюдателя до конца времени, хотя последним сигналом, который он получит в конце вечности, будет сигнал с бесконечно красным смещением, посланный падающим наблюдателем, когда он пересек горизонт.

Все сигналы, которые посылает падающий наблюдатель после того, как он пересёк горизонт, не пройдут, так как их dr/dt<0 внутри горизонта (и dr/dt=0 для исходящего сигнала прямо у горизонта).

В этой симуляции свободного падения наблюдателя (красный), который излучает сигнал (36 фотонов с разнесением 10°, фотоны показаны зеленым) при r=r s /2 (t=0,8619286) в координатах капли дождя, вы видите, что радиально направленный внутрь фотоны движутся к сингулярности быстрее, чем свободно падающий наблюдатель, а направленные наружу медленнее.

Редактировать: чтобы ответить на вопрос в комментарии, я обновил анимацию, чтобы показать второго наблюдателя, который пересекает горизонт с задержкой Δt=0,1GM/c³, а также излучает сигнал, когда он находится между горизонтом и сингулярностью, чтобы сделать это очевидным. что оба наблюдателя улавливают сигнал друг друга.

Таким образом, два свободно падающих могут обмениваться световыми сигналами, если их расстояние не слишком велико; если вы посылаете сигнал сразу после того, как пересекли горизонт, он может не достичь наблюдателя, находящегося прямо перед сингулярностью (и наоборот), но наблюдатель, расположенный ниже rs/2, может общаться с наблюдателем, находящимся ближе rs / 2.

Однако наблюдатель выше rs / 2 примет сигнал только тогда, когда сам уже опустился ниже радиуса, в котором находился нижний наблюдатель в момент подачи им сигнала (сигнал, направленный на него, все еще движется внутрь, но медленнее, чем он сам), а нижнего наблюдателя догонит направленный радиально внутрь фотон, испускаемый верхним наблюдателем:

Два наблюдателя внутри черной дыры посылают друг другу сигналы, анимация

@Yukterez очень хороший ответ, но небольшой комментарий: пожалуйста, используйте mathjax для математических формул.
Судя визуально по 2-й анимации, похоже, что есть окно времени, с момента, когда первая красная точка пересекает горизонт событий, до того, как его достигает 2-я красная точка, когда между ними не может быть никакой связи. Это верно?
Да, это правильно, как в рассказе Зенона об Ахиллесе и черепахе, но с ускорением и ограниченным расстоянием.
Политика @Yukterez SE гласит, что при написании или редактировании сообщений следует отдавать предпочтение гендерно-нейтральным местоимениям , поэтому это было отменено до версии, в которой они были добавлены. Я также слил в ваши обновления по изображениям. Если местоимения делают ответ неясным, попробуйте изменить его в соответствии с гендерно-нейтральным требованием.
@ tpg2114 - я не нашел в кодексе поведения ничего о том, какие местоимения мне придется использовать для главных героев в моей собственной истории, только чтобы обращаться к другим пользователям с их предпочтительными местоимениями, которые могут иметь отношение к чату или мета, но это не относится к этому сообщению. Так что, если вы просто собираетесь придумать свои собственные правила, просто скажите «это так, потому что я так сказал», вместо того, чтобы ссылаться на кодекс поведения, который не поддерживает вашу историю 🤡
@Gendergaga Если вы хотите обсудить цепочку событий, дайте мне знать, и я создам для нас чат (может быть немного медленным - сейчас в середине рабочего дня). По крайней мере, это даст больше места для уточнения, чем поля для комментариев. Вопрос не в первоначальном выборе местоимений, а в том, что за этим последовало.
@Gendergaga, твой ответ был хорош! Пожалуйста, не удаляйте его. Тот факт, что safesphere не согласен с постом, не следует воспринимать слишком серьезно. Он не согласен со многими хорошими ответами и не пишет свои собственные ответы
@Dale - исходный ответ сохранен на archive.is/wEtJF#selection-1455.41-1455.50 , но я напишу новый ответ, и на этот раз я буду использовать лучшие координаты и лучшие местоимения, просто подождите немного, пока он не будет готов
Последнее редактирование превратило этот ответ в не-ответ, поэтому я откатил его. Если вы считаете, что ваш ответ неверен, и вы считаете, что он больше не должен быть здесь, вы можете удалить его. Удаление — это правильный способ справиться с публикацией, которую вы хотите удалить; редактирование его в отсутствие ответа - нет. (Обратите внимание, что ранее была проблема с массовым удалением, но это отдельная тема. Удаление случайного ответа, потому что вы искренне думаете, что это неправильно и не поддается исправлению, — это нормально, даже если удаление большего количества сообщений за один раз не будет.)

Перестает ли работать радио (между двумя астронавтами, движущимися вместе) при пересечении горизонта событий?

Если предположить, что черная дыра достаточно массивна, чтобы на горизонте были незначительные приливные эффекты, тогда их радио продолжало бы работать, и их разговор продолжался бы без паузы.

Теперь есть и другие, которые предполагают, что внутри горизонта все, включая свет, должно двигаться к сингулярности, сингулярность становится моментом времени (будущим).

Это также верно. Противоречия между двумя утверждениями нет. Поскольку астронавты также падают в сторону сингулярности, свету не обязательно выходить наружу, чтобы перейти от одного астронавта к другому. Если вы начертите мировые линии коммуникаций, вы обнаружите, что они действительно никогда не выходят наружу.

Большое спасибо!
Ваше предположение неверно, мои комментарии не заставили Саймона удалить свой ответ или изменить свой идентификатор пользователя на название популярной немецкой книги. Смотрите историю редактирования ответа и заявление в его профиле: physics.stackexchange.com/users/24093/gendergaga .
Это не предположение. В редакции 24 он прямо сказал: «Комментарий Safesphere… убедил меня в том, что мой ответ неверен».
Вы серьезно не понимаете, что происходит? Он изменил свой идентификатор и удалил версию 22 по причинам, которые теперь четко указаны в его профиле. Он был заблокирован, а ответ был принудительно восстановлен SE. Тогда он искал любой повод, чтобы удалить это снова. Теперь он удаляет все свои ответы.

Таким образом, электромагнитные волны больше не будут распространяться сферически, а только в сторону сингулярности.

Это неверно, потому что внутри горизонта «радиально внутрь» является единственным возможным радиальным направлением, но метрика по-прежнему сферически симметрична, поэтому ограничение касается только радиальной координаты.

Если оба астронавта падают, но один (А) находится ближе к сингулярности, чем другой (В), то их связь уже нарушена, когда они приближаются к горизонту. Их различное положение в гравитационном поле означает, что В замедляется по сравнению с А. Когда тот, кто находится дальше, пересекает горизонт, его радиосообщения своему партнеру затухают — плавно, а не внезапно — потому что вся их энергия теряется. Я не думаю, что связь может быть восстановлена ​​даже после того, как А пересекла горизонт.

Давайте сначала рассмотрим двух астронавтов, парящих вблизи горизонта событий черной дыры. Когда они общаются с помощью лазерных лучей, они замечают, что должны направлять лучи почти прямо вверх, и что задержки почти нет, луч очень быстрый. (В их ускоряющей системе скорость света где-то над ними составляет миллиарды с.е.с.)

Сторонний наблюдатель сказал бы, что информация перемещается между астронавтами очень долго.

Затем космонавты выключают ракетные двигатели, благодаря которым стало возможным зависание. Теперь для них все становится нормальным. Таким образом, луч проходит расстояние за нормальное время.

Очень быстрое общение космонавтов было очень медленным общением стороннего наблюдателя, а теперь общение замедляется еще больше. Сторонний наблюдатель знает, что астронавты, должно быть, сейчас очень медленно общаются.

Значит, должно быть так, что падение к центру черной дыры, по мнению стороннего наблюдателя, занимает чрезвычайно много времени. Таким образом, астронавты могут вести довольно долгую беседу во время падения.

Но они могут очень мало говорить во время этого ... долго ....... cooonnnnvvvvvveeeeeeeerrrrrrrssssssssssssaaaaaaaaaaaatttttttttttttttttttttttttttttttiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiioooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo
@Peter-ReinstateМоника, продолжай...

Это мой второй ответ. Не волнуйтесь, в какой-то момент он начинает расходиться с моим первым ответом.

Давайте сначала рассмотрим двух астронавтов, парящих вблизи горизонта событий черной дыры. Когда они общаются с помощью лазерных лучей, они замечают, что должны направлять лучи почти прямо вверх, и что задержки почти нет, луч очень быстрый. (В их ускоряющей системе скорость света где-то над ними составляет миллиарды с.е.с.)

Сторонний наблюдатель сказал бы, что информация перемещается между астронавтами очень долго.

Затем космонавты выключают ракетные двигатели, благодаря которым стало возможным зависание. Теперь для них все становится нормальным. Таким образом, луч проходит расстояние за нормальное время.

Очень быстрое общение космонавтов было очень медленным общением стороннего наблюдателя, а теперь общение замедляется еще больше. Сторонний наблюдатель знает, что астронавты, должно быть, сейчас очень медленно общаются.

По словам стороннего наблюдателя, когда ракетные двигатели были выключены, произошло четыре вещи:

  1. Скорость связи подскочила с очень медленной до крайне медленной
  2. Скорость работы мозга космонавтов не изменилась
  3. Скорость связи начала ускоряться
  4. Скорость мозга космонавтов начала ускоряться

Все это произошло потому, что астронавты двигались очень быстро, когда зависали рядом с горизонтом событий, о котором часто говорят, что он движется со скоростью света. Когда они выключили двигатели, они начали замедляться, а скорость хода их часов и скорость связи начали ускоряться.

Итак, сторонний наблюдатель говорит, что радиоволны могут проходить между астронавтами много раз во время падения, потому что радиоволны распространяются между астронавтами довольно быстро, гораздо быстрее, чем между астронавтами, парящими вблизи горизонта событий.

Разве падающие наблюдатели не тикают медленнее , если их видит внешний наблюдатель? В частности, внешний наблюдатель видит конечное число тиков, тогда как падающий наблюдатель видит большее число.
@ user253751 Конечно. Внешний наблюдатель тратит бесконечное время, наблюдая за отметками, которые происходят над горизонтом, потому что свету требуется бесконечное время, чтобы пройти от горизонта к внешнему наблюдателю, что известно моему внешнему наблюдателю. Мой внешний наблюдатель — это внешний комментатор, ее работа — комментировать события внутри и вне горизонта событий.
Верно, значит, внешний наблюдатель видит, что скорость связи замедляется по мере того, как наблюдатель приближается к горизонту событий, верно?
@ user253751 Да.

Радиоприемники не будут работать, потому что гравитационный градиент разорвет радиоприемники (и астронавтов) на мелкие кусочки.

Я собирался сказать, что это будет зависеть от радиуса горизонта событий, но после поиска самой большой из известных черных дыр (TON 618, радиус горизонта событий = 1300 а.е.) я прочитал, что она излучает энергию, равную примерно 140 триллионам раз больше, чем у нашего Солнца. Даже приблизиться к горизонту событий будет проблематично.
Как черная дыра выбрасывает энергию?
Черная дыра — нет, но ее аккреционный диск — да. Все падающее вещество (уже движущееся со значительной долей c ) сталкивается с другим веществом, претерпевающим ту же судьбу, и это высвобождает энергию, часть которой распространяется наружу.
Перестает ли работать радио (между двумя астронавтами, движущимися вместе) при пересечении горизонта событий?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v