Почему орбиты вокруг черных дыр стабильны?

Теория черной дыры предполагает, что само пространство (или пространство-время) втягивается в черную дыру, а горизонт событий отмечает точку, в которой пространство/пространство-время движется быстрее скорости света. Мне действительно трудно представить, как это могло происходить, пока объекты сохраняли достаточно стабильную орбиту вокруг черных дыр. Если мы возьмем звезды, которые вращаются вокруг сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, орбитальная динамика используется для расчета массы черной дыры обычным способом. Другими словами, без учета того факта, что пространство с некоторой скоростью устремляется внутрь к черной дыре. Я ценю, что мне не хватает некоторых знаний здесь. Это мотивация задать вопрос.

Предпосылка ложна. Черные дыры ничего не «всасывают», и нет понятия «движение пространства-времени». Никакой "спешки" не происходит. Пространство-время искривлено вокруг черной дыры, но оно не движется. Пространство-время вокруг черной дыры стабильно, оно просто отличается от того, как вы привыкли думать о пространстве-времени. Горизонт событий — это не точка, где «пространство-время движется быстро», это точка, в которой естественные координаты пространства достигают сингулярности и теряет смысл думать о пространстве вблизи черной дыры как о сферической.
Это то, что я думал, но это не то, что говорят ведущие ученые, такие как Сасскинд. Смотрите здесь примерно с 7 минут на youtube.com/watch?v=2DIl3Hfh9tY
Несправедливо ставить мне еще один минус, когда все, что я делаю, это повторяю то, что говорят ведущие ученые в этой области. Я больше не беспокоюсь, если это отношение
@LucyMeadow Этим ученым должно быть стыдно за то, что они наполняют умы тех, кто жаждет знаний, ложью.
Минусовые баллы являются отражением вопроса, а не вас.
@BMS - Что не так с вопросом? Она спрашивала об утверждении, сделанном Сасскиндом, и, как вы можете видеть из моего ответа, описание Сасскинда действительно соответствует математически правильному способу анализа поведения частиц в пространстве-времени черной дыры.
@Hypnosif Я ничего не вижу; Я не минусовал. Я комментирую Люси, что вопросы получают отрицательные голоса, независимо от того, откуда взялся контент.
@BMS - Попался, я думал, вы комментируете конкретно этот вопрос, а не общий способ работы обмена стеками.
Люси, Сасскинд прилагает большие усилия, чтобы объяснить, что его объяснение черных дыр является лишь аналогией (примерно с 3:45 до 4:20) и может быть задвинуто только до сих пор; это справедливо как для разговора о рыбе, так и для упрощенного технического описания после него. Это хорошая аналогия, но она ограничена. Это правда, что «теорию черной дыры можно рассматривать как пространство, засасываемое черной дырой», но прямое утверждение, с которого вы начинаете, неверно, и оно дает вам отрицательные голоса. Если вы отредактируете свой пост соответствующим образом и соответствующим образом сошлетесь на Susskind, ваш пост будет воспринят намного лучше.

Ответы (2)

В комментариях вы упомянули использование Сасскиндом метафоры с потоком воды на 7-й минуте этого видео , но это не следует понимать с точки зрения пространства-времени, которое ведет себя вокруг черной дыры принципиально по-другому, в отличие от любого другого гравитирующего тела. Скорее, я подозреваю, что Сасскинд просто имеет в виду анализ черной дыры в системе координат определенного типа, координатах Гульстранда-Пенлеве , изложенных в концептуальных терминах на этой странице . Как упоминалось на странице, «Метрика Гуллстранда-Пенлеве ... это просто метрика Шварцшильда, выраженная в другой системе координат» (т. Е. Отличается от координат Шварцшильдачасто используется для описания искривленного пространства-времени вокруг невращающейся черной дыры, при этом сама кривизна понимается как координатно-инвариантная). Далее на странице говорится:

Физически метрика Гульстранда-Пенлеве описывает пространство, падающее в черную дыру Шварцшильда с ньютоновской скоростью убегания. Вне горизонта скорость падения меньше скорости света. На горизонте скорость равна скорости света. А внутри горизонта скорость превышает скорость света.

У автора страницы также есть более техническая статья, посвященная этой системе координат в педагогических целях, под названием « Речная модель черных дыр» . В разделе II статьи упоминаются некоторые приятные особенности этой системы координат:

Мы демонстрируем две особенности, которые составляют сущность модели реки для сферических черных дыр: во-первых, реку пространства можно рассматривать как движущуюся галилеевым образом через плоское галилеевское фоновое пространство [ур. (14) и (15)], и, во-вторых, что поскольку свободно падающий объект движется через текущую реку пространства, его 4-скорость или, в более общем смысле, любой 4-вектор, связанный со свободно падающим объектом, можно рассматривать как развивающийся серией бесконечно малых импульсов Лоренца, вызванных изменением скорости реки от одного места к другому [уравнение. (18)]. Поскольку река движется галилеевым образом, она может двигаться, и движется внутри горизонта быстрее, чем свет на заднем плане. Однако объекты, движущиеся по реке, движутся в соответствии с правилами специальной теории относительности и поэтому не могут двигаться по реке со скоростью, превышающей скорость света.

Также обратите внимание, что в общей теории относительности, согласно теореме Биркгофа , метрика вне поверхности любого сферически-симметричного невращающегося массивного тела, такого как звезда или планета без углового момента, является просто геометрией пространства-времени, заданной метрикой Шварцшильда, ничем не отличающейся чем у невращающейся черной дыры той же массы (то же самое не верно для вращающихся тел и вращающихся черных дыр, см. последний абзац на стр. 39 этого pdf ) . Таким образом, это, по-видимому, означает, что вы также можете описать пространство за пределами невращающейся звезды в системе координат Гульстранда-Пенлеве в терминах пространства, действующего как жидкость, текущая внутрь.

Однако это не означает, что орбиты невозможны, поскольку в этом описании объект также имеет скорость относительно локального пространства, и его полная скорость является суммой скорости пространства и его скорости относительно пространства, точно так же, как полная скорость объекта в жидкости можно разделить на скорость локальной жидкости плюс ее скорость относительно локальной жидкости. См. мое обсуждение в этом ответе о мысленном эксперименте «Пушка Ньютона», чтобы получить лучшее интуитивное представление о том, как объект, который постоянно испытывает силу (которая может исходить от жидкости), толкая к центру круга, может, тем не менее, двигаться в орбите из-за собственной тангенциальной скорости.

Уважаемый Hypnosift - Сасскинд не использует метафору, по его собственному мнению. Он проясняет это, следуя своей «метафоре» с акцентом «и это действительно правда».
hypnosift, тогда вы говорите: «...это просто метрика Шварцшильда, выраженная в другой системе координат», по-видимому, имея в виду, что это не законная физика, а иллюстрация. Но так ли это? Я думал, что если две модели — это одно и то же, переведенное через систему координат, то они эквивалентны .
Привет, Hypnosift - я вижу, вы пришли к выводу, что пространство не ведет себя иначе, чем вокруг любого тела. Другими словами, пространство можно рассматривать как текущее к любому гравитирующему телу. Что отвечает на мое замешательство. Спасибо за это :о)
Я не имел в виду, что «метрика Шварцшильда, выраженная в другой системе координат», означает, что это просто «иллюстрация» — предположительно, она абсолютно строга математически. Но когда у физиков есть несколько математических способов получить точно такие же физические предсказания, обычно они не считают ни один из них более физически «правильным», чем другой, поэтому, хотя моделирование черной дыры с точки зрения пространства, текущего внутрь в плоском пространстве совершенно верна, она не более «верна», чем модель, в которой пространство искривлено, но статично.

Я чувствую, что в целом существует большая путаница в отношении того, что такое черные дыры и что они делают. на самом деле он только сильно отличается от других объектов, таких как звезды, находящиеся очень близко к горизонту событий или внутри него; в большинстве случаев это просто тяжелый предмет. поэтому объекты будут просто вращаться вокруг него, как и любой другой массивный объект, если орбитальный путь не лежит слишком близко к горизонту событий.

Если втекающее пространство эквивалентно описанию, с которым все знакомы, это должно повлиять на траекторию спутника (особенно на близкие эллиптические орбиты, которыми являются орбиты многих звезд в СМБ в центре Млечного Пути).
Единственная альтернатива: либо (а) Hypnosift прав в том, что это метафора. Я напишу Сасскинду, если вы так говорите, и попрошу его посетить этот вопрос и подтвердить, что это метафора. Другая возможность состоит в том, что эквивалентность сохраняется для всех гравитационных эффектов. Таким образом, гравитация на Земле эквивалентна космическому течению к Земле. это должно быть
Почему орбиты вокруг черных дыр стабильны?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v