Является ли горизонт событий абсолютным для всех наблюдателей?

Недавно я обсуждал, является ли горизонт событий черной дыры абсолютным или относительным для разных (внешних) наблюдателей. Воспринимает ли кто-то на высоте всего 1 м над горизонтом (без учета влияния приливных сил, устойчивости орбит и т. д.) его на той же глубине, что и кто-то на бесконечности?

Я не могу доказать это теоретически. Мое единственное оправдание состоит в том, что отношение «информация из точки А может достичь точки Б является транзитивным, поэтому все фотоны, достигающие высоты 1 м над горизонтом, также могут достигать удаленных наблюдателей.

Кто-то в бесконечности из звездной черной дыры ничего не почувствует от горизонта событий, кто-то на метр выше его будет разорван на субатомные куски. Как это должно быть "то же самое"? Фотоны, которые стартуют на один метр выше горизонта событий, будут сильно сдвинуты в красную сторону по сравнению с фотонами той же энергии, которые стартуют в (почти) бесконечности. Тоже не то же самое. Я пропустил сложную часть вопроса?
Вас не обязательно разорвет на куски, приливная сила на горизонте событий зависит от размера черной дыры. Для большой черной дыры приливная сила была бы очень маленькой.
@Ihle: Это верно только для свободно падающего наблюдателя. Неподвижный наблюдатель ощутил бы огромную гравитацию.
@CuriousOne Я не говорю о силе гравитации, которая является относительной (зависит от вашей системы отсчета), я говорю о приливных силах, которые разорвут вас на части. Но, раз уж вы об этом упомянули, сила гравитации, которую ощутил бы неподвижный наблюдатель вблизи горизонта, не обязательно должна быть очень сильной, она зависит от массы черной дыры.
@Ihle: черная дыра с гравитацией на поверхности 1 г должна иметь радиус около одного светового года (плюс-минус число пи или два).
@CuriousOne, «радиус около одного светового года» - что это по сравнению с бесконечностью, упомянутой в вопросе? - почти ничего. Если бы вы подсчитали, что это значительный процент от общей массы Вселенной, это может иметь значение.

Ответы (5)

Горизонт событий определяется как «граница прошлого нулевой бесконечности будущего», то есть это поверхность, за которую ничто не может уйти в бесконечность . Он не определен по отношению к какому-либо наблюдателю.

Следствием этого определения является то, что наблюдатель никогда не сможет определить, где находится горизонт событий, поскольку его местоположение зависит от всех будущих событий. В принципе, вы можете прямо сейчас провалиться сквозь горизонт черной дыры и не знать об этом, если какие-то инопланетяне сговорятся обрушить на вас большую оболочку из материи в какой-то момент в будущем.

Я должен разочаровать вас. Радиус Шварцшильда определяется, как указывает Holographer, но с одним ограничением, не упомянутым здесь. А именно радиус Шварцшильда применим только к наблюдателю, находящемуся на бесконечном расстоянии от наблюдаемого объекта и находящемуся в покое. Формула не применима ни к каким другим расстояниям или наблюдателям в движении. Таким образом, любой реалистичный наблюдатель будет наблюдать не горизонт событий в соответствии с радиусом Шварцшильда, а вместо этого специфические явления наблюдателя.

Гравитация черной дыры искривляет не только пространство, но и пространство-время. Это относится не только к пустому пространству, но и ко всем наблюдателям. В зависимости от своей позиции наблюдения они воспринимают взаимоисключающие реальности. Это верно не только для черных дыр, но и вообще для любого наблюдателя в этой вселенной, как уже давно объясняется и подтверждается общей теорией относительности.

Взгляните на это исследование Университета Колорадо, посвященное предмету, которое обеспечивает даже видеосимуляцию падения в черную дыру. Это действительно здорово!

Хороший вопрос. Я думаю, что горизонт событий должен быть абсолютным, потому что, как вы предположили, свет либо выходит наружу, либо нет. Рискну предположить, что это не соответствует тому, что большинство здесь считает текущим учением, но вот несколько интересных фактов:

1) Свет не смещается в красную сторону при восхождении и не смещается в синюю сторону при нисхождении. Вы можете решить это, отправив фотон с энергией 511 кэВ в черную дыру. Масса черной дыры увеличивается на 511 кэВ/c², а не на миллион тонн. Применяется закон сохранения энергии. Не существует волшебного таинственного механизма действия на расстоянии, при котором фотон в космосе каким-то образом приобретает или теряет энергию. Что происходит, так это то, что я работаю над вами, когда поднимаю вас. Таким образом, когда вы находитесь выше, у вас больше массы-энергии, поэтому вы можете подумать, что восходящий фотон потерял энергию. Это мало чем отличается от красного смещения СИ, когда вы ускоряетесь вдали от источника света, и кажется, что фотон теряет энергию. Однако фотон не изменился, а вы изменились . Наоборот, когда ты ниже, видишь дефицит массы .

2) Скорость света увеличивается при вертикальном восхождении. Как сказал Эйнштейн , гравитационное поле — это место, где скорость света пространственно изменчива. Мы говорим, что «координатная» скорость света зависит от гравитационного потенциала, и мы отмечаем, что оптические часы идут медленнее, когда они ниже. Посмотрите Википедию и обратите внимание, что на горизонте событий черной дыры координатная скорость света равна нулю. Это ноль для парня на высоте 1 м над горизонтом, потому что он не видит исходящего света. Это ноль для парня на высоте 1000 м над горизонтом, потому что он не видит исходящего света. Для парня на высоте 1 000 000 м над горизонтом это ноль, потому что он не видит исходящего света. И так далее. Потому что свет не замедляется по мере восхождения, а ускоряется. См. эту старую статью Baez и новую версию вместе со словами редактора Дона Кокса: «Свет ускоряется, когда он поднимается от пола к потолку» .

Учитывая, что в приведенном выше нет ошибок, я не понимаю, как горизонт событий может быть относительным. Если бы у нас была мысленная цепочка огней, свисающих в черную дыру, ИМХО, все наблюдатели согласились бы с тем, сколько огней видно, потому что свет в каком-то месте либо выходит, либо нет.

Горизонт событий не является абсолютным. Все зависит от наблюдателя. ЭТО относительность. Пространство/время относительно наблюдателя. Горизонт событий является следствием искривления пространства и времени до такой степени, что свет не может уйти относительно наблюдателя в определенной точке пространства/времени. Наблюдатель, находящийся достаточно близко к черной дыре, чтобы подвергнуться воздействию ее гравитационной «силы», будет наблюдать время по-другому, поэтому горизонт событий будет ближе к сингулярности. Чем ближе к сингулярности наблюдатель, тем больше горизонт событий изменится от его точки зрения. Если бы можно было наблюдать черную дыру из сингулярности, все стало бы бесконечным. Наблюдатель, по сути, стал бы свидетелем конца Вселенной.

Согласно релятивистскому эффекту Доплера свет смещается в синий или красный цвет в зависимости от относительной скорости объекта и наблюдателя. Таким образом, глядя на смещенный в красную сторону световой луч, источник которого находится близко к горизонту событий сверхмассивной черной чёрной дыры, должна быть возможность сместить его свет обратно в синий цвет, просто ускорив скорость наблюдателя на относительную величину. Преобразовав это на сам горизонт событий, где красное смещение становится бесконечным, и, таким образом, свет больше не будет ускользать в этой точке, просто увеличивая скорость наблюдателя, он должен иметь возможность снова «сдвинуть» свет. Просто глядя на это, вопрос «выходит ли» свет из сверхмассивной чёрной дыры кажется также относительным для наблюдателя.

Кроме того, это будет означать, что радиус, в котором создается излучение Хокинга, также будет зависеть от наблюдателя. (воздержитесь от линчевания меня, я просто теоретизирую)

Кроме того, приближаясь к сильному гравитационному полю, наблюдатель будет подвергаться искривлению пространства-времени так же, как и объект. Таким образом, это только кажется логичным, если релятивистские эффекты снова воспринимаются. Таким образом, приближаясь к горизонту событий, сам наблюдатель, также подверженный искривлению пространства-времени, увидит искривление пространства-времени на (видимом снаружи) горизонте событий (или объекте) менее искривленным, как он воспринимает его относительно своего собственного. опытная кривизна. (Правильно?) Таким образом, кажется логичным, что горизонт событий будет казаться сужающимся при приближении к нему. Нельзя доказать, что горизонт событий является абсолютным или независимым от наблюдателя, если эти предположения нельзя опровергнуть.

Я ценю, если кто-то может доказать мою неправоту, не совершая более очевидных ошибок, чем я сам. Я не физик, я просто размышляю, почему я не могу найти серьезной критики теории абсолютного горизонта событий. Единственная альтернатива, которую я нашел, — это кажущийся горизонт, но его определение, похоже, применимо только к возмущенным черным дырам и/или пространству-времени и не наследует разницу между кажущимся горизонтом и абсолютным горизонтом в черной дыре.

Далее говорится, что скорость гравитационных волн не может превышать c. Таким образом, горизонт событий должен быть барьером не только для света, но и для гравитации. Таким образом, как вообще могла быть обнаружена снаружи масса за горизонтом событий? Может быть, классическое представление о чем-то «за» горизонтом событий вводит в заблуждение в том смысле, что пространство-время из-за своей кривизны не допускает каких-либо евклидических описаний за горизонтом событий, так что вся масса и энергия накапливаются именно в точке? горизонт событий, потому что «есть» не за спиной?

Боюсь, это не имеет никакого смысла. Как правило, опасно пытаться использовать интуитивные аргументы в общей теории относительности, поскольку интуиция обычно уводит вас в сторону. На вопросы об ОТО можно правильно ответить, только пройдя математику, что, боюсь, обычно делает ее недоступной для нефизиков.
Спасибо, Джон, за комментарий. Но, насколько мне известно, за горизонтом событий нет научной математики. Единственные идеи, с которыми я столкнулся до сих пор, охватывают сам горизонт событий и, таким образом, описывают двумерные проблемы. И опять же, хотя вся эта относительность относительна, как горизонт событий может быть абсолютным, а не относительным для наблюдателя?
Геометрия вокруг черной дыры описывается метрикой Шварцшильда, и это однозначно говорит о расположении горизонта событий. Чтобы записать метрику, нам нужно выбрать систему координат, и (гипер)поверхность, составляющая горизонт, очевидно, будет записываться по-разному в разных координатах. Но все такие описания относятся к одному и тому же объекту, инвариантному к координатным преобразованиям. Мне кажется, что это определение абсолюта настолько хорошее , насколько это вообще возможно.
Спасибо, ребята, что сделали это интересно. В английской вики упоминается, что наблюдатель, приближающийся к горизонту событий, никогда не испытает его пересечения, при этом он всегда окажется под ним, что подтверждает мою первоначальную теорию. «Наблюдатели, пересекающие горизонт событий черной дыры [... не будут ...] никогда не пересекают этот визуальный горизонт». из вики: EventHorizon
Это не подтверждает вашу "теорию". Это описание означает только то, что падающий наблюдатель, находящийся на радиусе горизонта событий или ниже, всегда сможет увидеть свет, исходящий от его радиуса или выше, но никогда снизу. Расположение горизонта событий для любого наблюдателя за его пределами всегда будет одним и тем же. Гравитационное замедление времени и красное смещение указывают на одно и то же местоположение горизонта событий независимо от местоположения наблюдателя. Математика совершенно ясна
Кроме того, вы путаете понятие гравитационных волн с понятием гравитационного поля. Гравитационные волны ограничены с и те, кто исходит из черной дыры, не убегают. Однако гравитационное поле определяется массой черной дыры. Эта масса существовала до образования черной дыры и имела заданное гравитационное поле. Кроме того, все падающее вещество имело гравитационное поле до пересечения горизонта событий. Гравитационные волны передают обновления гравитационному полю...
Эффект черной дыры просто означает, что гравитационное поле за ее пределами никогда не обновляется с момента, когда ее масса находилась непосредственно рядом с горизонтом событий. Фактически это означает, что можно сказать, что гравитационное поле вокруг черной дыры создается ее совокупной массой, если эта масса равномерно распределена в оболочке радиусом ее горизонта событий. Теорема об оболочке делает это эквивалентным гравитационному полю точечной массы. Падающий наблюдатель снова всегда будет видеть под собой массовую оболочку, поэтому ЧД всегда будет действовать как точечная масса.
Упрощенные объяснения, которые я дал, — это всего лишь способ, которым вы могли подумать об этом. Но суть дела описывается чисто математически. На самом деле это работает так, что масса искривляет пространство-время. Кривизна пространства-времени глобально не ограничена скоростью, когда задействованы горизонты событий, просто спросите об удаленных объектах во Вселенной, которые удаляются от нас быстрее, чем с . Описания искривленного пространства часто неинтуитивны, но математика верна. Горизонт событий находится в заданном радиусе
Дорогой Джим, спасибо за объяснение о гравитационных волнах и поле. Звучит здраво. Что касается статического горизонта событий, то, что он не зависит от наблюдателя, не имеет логического смысла даже после вашего объяснения. Когда вы прочитаете статью об этом вики-источнике (для того определенного абзаца, который я здесь процитировал), вы увидите, что даже возможно, что наблюдатель, оказавшийся за (издалека) горизонтом событий, увидит другого поглотителя, который упадет в него незадолго до него.
Мне интересно, читаем ли мы все один и тот же абзац ... «объекты [...] вошли в горизонт по одному и тому же радиальному пути, но в более раннее время появились бы ниже наблюдателя, но все еще выше визуального положения горизонта» en .wiki/Горизонт Событий
Везде можно прочитать, что метрика Шварцшильда применима только к дальним наблюдателям. Таким образом, это вводит в заблуждение, чтобы принять это как оправдание здесь. Если наблюдатель «за» горизонтом еще может видеть что-то, вошедшее в горизонт раньше него во времени, то это наблюдатель, который видит не тот же горизонт, что и далекий внешний наблюдатель, который видит только то и другое «висящими» на горизонте.
«Геометрия вокруг черной дыры описывается метрикой Шварцшильда, и это однозначно ясно о расположении горизонта событий». Это звучит как бред. Разве это не просто приближение, которое вы получаете, предполагая, что черная дыра — это точка?
Является ли горизонт событий абсолютным для всех наблюдателей?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v