Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: черные дыры  (Прочитано 4296 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

alexxx

  • Гость
Re: черные дыры
« Ответ #20 : 30 Сен 2008 [13:10:17] »
Цитата
Что есть чёрная дыра до сих пор нельзя ответить однозначно, поскольку её плотность больше плотности самых элементарных из известных частитц, нуклонов и кварков..
Хм...  ::)

Соответственно для галактических ЧД плотность десятки килограмм на кубометр.

Оффлайн bAD_iDEA

  • *****
  • Сообщений: 551
  • Благодарностей: 2
    • Сообщения от bAD_iDEA
Re: черные дыры
« Ответ #21 : 30 Сен 2008 [16:14:28] »

Соответственно для галактических ЧД плотность десятки килограмм на кубометр.

О чём ты говоришь? Масса чёрной дыры диаметром 8 мм равна массе нашей планеты! Но естественно таких дыр не существует, а из звезды образуется дыра размером в среднем 10 км и массой в десятки раз больше солнца. И здесь не принципиально Квазар это или просто ЧД, плотность примерно соизмерима.
« Последнее редактирование: 30 Сен 2008 [16:31:15] от bAD_iDEA »

alexxx

  • Гость
Re: черные дыры
« Ответ #22 : 30 Сен 2008 [16:46:48] »
Цитата
О чём ты говоришь? Масса чёрной дыры диаметром 8 мм равна массе нашей планеты! Но естественно таких дыр не существует, а из звезды образуется дыра размером в среднем 10 км и массой в десятки раз больше солнца.
О том и говорю, что для  ЧД сверхплотность необязательна, и определяется исключительно её массой. В приведённом примере - объём меняется в миллиарды раз а масса в миллионы, плотность падает в тысячу раз.

Да и вообще http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A7%D1%91%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B4%D1%8B%D1%80%D0%B0#.D0.9E.D1.81.D0.BD.D0.BE.D0.B2.D0.BD.D1.8B.D0.B5_.D1.81.D0.B2.D0.BE.D0.B9.D1.81.D1.82.D0.B2.D0.B0

Оффлайн bAD_iDEA

  • *****
  • Сообщений: 551
  • Благодарностей: 2
    • Сообщения от bAD_iDEA
Re: черные дыры
« Ответ #23 : 30 Сен 2008 [17:27:56] »
Что конкретно ты хочешь сказать этим уравнением, что при увеличении массы объекта в миллион раз для сохранения необходимой силы притяжения его объём должен измениться в миллиард? Допустим это так по формулам, но опять же мы не знаем реальный объём, и что вообще может помешать такой огромной силе гравитации сжать вещество в ещё более меньшие размеры? Да просто по логике вещество не будет уменьшать свою плотность, ведь сила сжимающая его растёт, а противостоящей сжатию силы не было и нет.

alexxx

  • Гость
Re: черные дыры
« Ответ #24 : 30 Сен 2008 [18:58:00] »
Цитата
Что конкретно ты хочешь сказать этим уравнением, что при увеличении массы объекта в миллион раз для сохранения необходимой силы притяжения его объём должен измениться в миллиард?
Речь шла про плотность и в приведённом тобой примере:
Цитата
Масса чёрной дыры диаметром 8 мм равна массе нашей планеты! Но естественно таких дыр не существует, а из звезды образуется дыра размером в среднем 10 км и массой в десятки раз больше солнца.
она с ростом массы уменьшается!
Цитата
Допустим это так по формулам, но опять же мы не знаем реальный объём, и что вообще может помешать такой огромной силе гравитации сжать вещество в ещё более меньшие размеры? Да просто по логике вещество не будет уменьшать свою плотность, ведь сила сжимающая его растёт, а противостоящей сжатию силы не было и нет.
Дал же ссылку ::). Если совсем по школьному, ЧД - объект для которого вторая космическая больше скорости света. Радиус такого объекта однозначно определяется его массой и является радиусом горизонта событий. Что находится под горизонтом мы не знаем и знать не можем, поэтому зная массу ЧД можно посчитать среднюю плотность под горизонтом.

Оффлайн Дрюша

  • *****
  • Сообщений: 4 948
  • Благодарностей: 98
  • Вы сышите только мой голос...
    • Сообщения от Дрюша
Re: черные дыры
« Ответ #25 : 30 Сен 2008 [21:11:04] »
Я так понял что в "сердце" черной дыры живет сингулярность, т.е. ТА САМАЯ сингулярность, которая предшествовала Большому взрыву.
Сингулярность там не "живёт", а "происходит". Поясняю. Под "горизонтом событий" (если тупо продолжить решение Шварцшильда на "внутреннюю область" и подставлять туда числовые значения) "пространство" и "время" меняются местами. Та координата, которая для нас (здесь) представляется как радиальная (чисто пространственная) "по ту сторону" горизонта событий вносит отрицательный тьфу, мнимый, тьфу, ну, короче, её квадрат вносит отрицательный вклад в квадрат пространственно-подобного интервала. Эта координата становится времени-подобной. А "наше" (посиюстороннее) "время" там становится пространственно-подобным. Короче, "где" превращается в "когда", а "когда" - в "где". И сингулярность не находится "где-то". Она ПРОИСХОДИТ "когда-то". На ней заканчиваются все времени-подобные кривые (которые могут быть траекториями массивных частиц материи). Одним словом, сингулярность - это "конец времён".

Но злые языки утвердлают, что чёрных дыр - не бывает. По одной простой причине. Что на границе (горизонте событий) время останавливается. Все процессы там идут бесконечно долго. И любое тело, падающее в "чёрную дыру" никогда не достигнет "горизонта событий". Оно будет бесконечно долго приближаться к этому "горизонту", всё замедляясь и замедляясь... Даже если по своим понятиям оно летит прямо туда со скоростью света... Просто, такой тормозной у них там свет. Впрочем, такая "чёрная дыра" по-настоящему и сама никогда не сформируется. По этой же причине. Хотя, что касается "хокинговского излучения"... Оно рождается хоть почти на самом "горизонте событий", но всё же "по сию сторону". Иначе бы оно не смогло выбраться из "чёрной дыры". Просто, там уже так близко к "горизонту событий", и напряжённость гравитационного поля столь велика (но, всё же, ещё не бесконечна), что происходит гравитационный "пробой вакуума" со всеми вытекающими... Но это всё происходит пока ещё "ЗДЕСЬ", а не "ТАМ". Одним словом, не важно, "настоящая" эта "чёрная дыра" или "не настоящая", а излучение по Хоукингу она испускает как ей положено, и в должный срок - испаряется (малелькая чёрненькая дырочка массой "всего лишь" в 10 млн. тонн и диаметром меньше атомного ядра испарится за 0.1 секунды, освободив при этом всю свою массу-энергию). Во, прикольно, однако! Положим, некто решил покончить жизнь самоубийством, бросившись вниз головой в "чёрную дыру". Падает он туда - падает (по своим понятиям - довольно быстро, а по нашим - очень медленно, и падал бы так целую вечность), а дыра, тем временем - испаряется (за конечное время даже по нашим понятиям, даже если ЧД солнечной массы "испаряется" за 1066 лет, это же всё равно меньше чем вечность). И вдруг он с удивлением обнаруживает, что "дыры"-то и нету! И куды ж ему дальше-то падать?

И ещё один момент. Решение Шварцшильда предполагает, что точечная масса там УЖЕ ЕСТЬ. Просто "дано" как условие задачи (а "решение", найденное К. Шварцшильдом, относится именно к этой задаче, где по условиям наличие сингулярности просто "дано"). Но оно не рассматривает ПРОЦЕСС ФОРМИРОВАНИЯ этой самой "сингулярности". Ну, для внешнего наблюдателя - один хрен. Для него рулит ВНЕШНЕЕ РЕШЕНИЕ Шварциильда, а что там "происходит" (или "располагается") внутри Горизонта Событий - ему пофигу. Для него рулит теорема, доказанная ещё Ньютоном, что любая сферически-симметричная масса (или заряд по Кулону) создаёт снаружи поле, ничем не отличимое от поля, создаваемого "отчечной массой" (или зарядом). Так вот, решение Шварцшильда, оно хорошо работает (и даже может быть проверено) только для ВНЕШНЕЙ его части.

А что там для внутренней? Во-первых, ежу понятно, что таких "условий задачи", которые для решения Шварцшильда "даны" как исходные (стационарная, уже сформированная сингулярность), сами по себе ниоткуда не возьмутся. Реальная "чёрная дыра" как-то должна сформироваться. Как? Один из вариантов (весьма упрощённый) - это задача Оппенгеймера (-Волкова). Коллапс холодного сферически симметричного облака пыли. Но это - не стационарное решение (в отличие от Шварцшильдовского). Тут исходные данные - чуть-чуть другие. Хотя, для внешнего наблюдателя - всё равно. Для него разницы нету.

Ну, короче, отмечено, что в принципе возможно много (даже бесконечно много) "гладких сшивок" внешнего решения Шварцшильда со всякими-разными "внутренними решениями". Особенно, если убрать требование стационарности (которое на самом деле не обязано соблюдаться). Наверное (я так думаю), конкретное "внутреннее решение" зависит от "способа формирования" этой самой "чёрной дыры". А способы могут быть разные. Коллапс холодного пылевого облака... Коллапс горячего газового облака (более реально)... И даже коллапс сфокусированного излучения. То есть, сходящегося волнового фронта. Или "сферической оболочки" из безмассовых частиц... Последнее - вполне реально. Представьте себе почти идеальную зеркальную сферу, отполированную с точностью не хуже 1/15 лямбды диаметром несколько килопарсек (или мегапарсек - какая разница?) Сфера заполнена веществом, например, газом, достаточно холодным и почти бесстолкновительным. Атомы этого газа могут пребывать в метастабильном возбуждённом состоянии, как у газового лазера. Собственно, это такой лазер и есть. Даём накачку и пускаем из центра сферы "затравочную" вспышку света. Световой импульс идёт, расширяясь, и усиливаясь в активной лазерной среде. Достигает сферической оболочки и отражается обратно. Теперь это сходящийся фронт. А мы даём ещё одну накачку активной лазерной среде. И световой импульс идёт со всех сторон к фокусу подобно кумулятивной ударной волне в толще взрывчатки. Когда он собирается в фокусе, у него уже достаточно неплохая масса-энергия, что будучи сфокусированным в область размером порядка длины волны, он окажется в гравитационном радиусе. И что интересно, внутри этой сферы находится почти абсолютно "плоское" пространство-время, не возмущённое никакими гравитационными полями. Потому что внутри полой тяготеющей сферы (не обязательно "тонкой", короче, любого сферически-симметричного распределения масс) влияние тяготения от этих масс === 0. И вдруг ничего не подозревающий наблюдатель (например, который когда-то давал "затравочную вспышку"), сам того не подозревая, оказывается внутри "чёрной дыры". Но пока (по крайней мере, до поры-до времени, пока волновой фронт излучения не дойдёт до него) он находится даже в "плоском пространстве-времени", не возмущённом никакими гравитационными полями... Клёво, да? Очевидно, это решение несколько отличается от Шварцшильдовского. Оно - нестационарное. И это только один пример.

Кстати, а в этом примере, - а дождётся ли этот "наблюдатель", когда волновой фронт дойдёт до него? А Когда он до него дойдёт? Но если там "когда" вдруг превратилось в "где", а вместо "где" стало "когда", то, может быть, и не успеет. То есть, попросту окажется он в другой вселенной, в которой только он один и есть. А та "сингулярность", которая на самом деле мерещится только для внешнего наблюдателя, и представляется "сингулярностью" как тупая экстраполяция внешнего решения Шварцшильда, для него обернётся "бесконечностью". То есть нечто во времени, что произойдёт когда-нибудь очень нескоро - через целую вечность. А пока можно радоваться жизни и наслаждаться покоем. Никто тебя не дёргает. Любое воздействие извне дойдёт до тебя не ранее как через вечность... А пока... пока где-то там (за бесконечность километров в новой метрике) какой-то, якобы, волновой фронт бесконечно медленно (и всё замедляясь) асимптотически приближается к пресловутому "горизонту событий", который по ходу формируется. Он, типа, разделяет "ту" и "эту" вселенные. Долго ли, коротко ли, а эта "дыра" для "внешнего наблюдателя" - испаряется (по Хоукингу). Вся энергия возвращается туда ему. А тут... Да просто, можно считать, что "горловина", соединяющая разные вселенные, утончается и рвётся. Всё. Как говорится, "между нами всё порвато, все дорожки - растоптаты". Теперь эта новая вселенная обретает абсолютную самостоятельность и независимость от той.

Оффлайн bAD_iDEA

  • *****
  • Сообщений: 551
  • Благодарностей: 2
    • Сообщения от bAD_iDEA
Re: черные дыры
« Ответ #26 : 01 Окт 2008 [08:31:41] »
Дал же ссылку ::). Если совсем по школьному, ЧД - объект для которого вторая космическая больше скорости света. Радиус такого объекта однозначно определяется его массой и является радиусом горизонта событий. Что находится под горизонтом мы не знаем и знать не можем, поэтому зная массу ЧД можно посчитать среднюю плотность под горизонтом.

Да верю я тебе! Написал же, но ты как будто просто не читаешь мои сообщения, я же говорил что это только в теории для того чтобы 2-ая космическая скорость была равна скорости света не обзяательно иметь такую плотность, а на самом деле плотность дыры стремиться к бесконечности (я имею в виду не радиус шварцшильда а самого объекта) и ни что этому не помешает! И 2-ая космическая скорость для этого объекта будет гораздо больше скорости света.

У меня ещё вопрос к дрюше. Замедление времени и вообще искревление пространства действует не только для дыр а вообще для любого объекта обладающего массой, просто разные цифры и разное воздествие гравитации, следовательно эта сингулярность взде и всюду, только в разнах маштабах, всё относительно. Но это был не вопрос а следствие, а вопрос в следующем - Не равна ли скорость течения нашего времени скорости света, т.е. скорость движения нашей вселенной по оси времени соизмерима со скоростью света в наших пространственных координатах, и получается если мы будем падать в дыру со скоростью превышающей световую то время для нас пойдёт в обратную сторону а не остановиться, и получается что падающий человек где то в прошлом уже побывал в ЧД, а сейчас он в настоящем и летит в прошлое.. :)
« Последнее редактирование: 01 Окт 2008 [08:35:06] от bAD_iDEA »

Оффлайн Дрюша

  • *****
  • Сообщений: 4 948
  • Благодарностей: 98
  • Вы сышите только мой голос...
    • Сообщения от Дрюша
Re: черные дыры
« Ответ #27 : 01 Окт 2008 [13:37:28] »
Я, вообще-то не спец по ОТО, так что выражаю свои имху.
Искривление пространмтва-времени, искажение масштабов длины и замедление времени - это общее свойство гравитации. Есть опытные данные: скажем, эффект Мёссбауэра. Гравитационное линзирование (в частности, отклонение луча света вблизи Солнца, отмеченное ещё Эддингтоном) также можно рассматривать как местное снижение скорости света вблизи тяготеющих тел, бкдто бы свет проходит через оптически плотную среду с показателем преломления >1. Кроме того, эффекты, ожидаемые вблизи чёрных дыр (потеря устойчивости орбит, аккреция вещества, джеты и т.п.) наблюдаются и вблизи нейтронных звёзд, которые "чёрными дырами" не являются. По-видимому, (я так думаю) есть даже некий аналог хоукинговского излучения, которые могут испускать  "недочёрные недодыры" по типу остывших нейтронных звёзд. Правда "температура" такого излучения может составлять триллионные доли градуса по Кельвину, и любое реальное тело - всё равно теплее.

Так что, разница явлений - исключительно в масштабах. У "чёрных дыр" некоторые показатели (на самом деле, довольно производные, такие как "напряжённость поля", "сила притяжения", "коэффициент замедления времени" при приближении к горизонту событий устремляются к бесконечности. Говорить об этих величинах на самом горизонте событий и под ним - просто бессмысленно. Вблизи сверхплотных объектов (скажем, нейтронных звёзд) эти величины бесконечности не достигают, но уже заметно отличаются от значений, предсказанных в теории Ньютона. Что особо характеризует "чёрные дыры" - это не просто "разные масштабы" каких-то явлений, а устремление этой "разности масштабов" к бесконечности. Но Все видимые явления вокруг "чёрных дыр", по которым их надеются идентифицировать (аккреция вещества и рентгеновское излучение аккреционного диска, релятивистские джеты - следствие электромагнитных явлений, гравитационное линзирование, излучение гравитационных волн, неустойчивость орбит, и даже хокинговское излучение) происходят не В ней и не НА ней (в смысле, на горизонте событий), а, всё же ОКОЛО неё. Хоть в миллиметре, хоть в микроне, но ещё не на горизонте событий. Масштабы вышеназванных явлений там сколь угодно велики, но не бесконечны. Поэтому нет принципиального способа отличить "настоящую" чёрную дыру от "ненастоящей".

Если кто-то падает в чёрную дыру, то с точки зрения внешнего наблюдателя это не произойдёт никогда. Ввиду относительности понятия "одновременность" момент пересечения падающим телом (или "падающим наблюдателем") горизонта событий по понятиям удалённого (внешнего) наблюдателя, который может при этом даже двигаться с любой скоростью <c, не будет "одновременен" никакому событию в его жизни. Но с точки зрения самого "падаюцего наблюдателя" это произойдёт за конечное время по "его" часам и понятиям.

Когда "падающий наблюдатель" окажется под "горизонтом сообытий", то не существует корректного (физически осмысленного) способа, как проецировать "события" (или "точки пространства-времени") в его "жизни" на ось времени внешнего наблюдателя. Его "время" там не течёт вспять. То есть, приращение этого времени "там" не отображается на отрицательное приращение "здесь". Если тупо подставить в формулу, то время делается МНИМЫМ. На самом деле это следует понимать как превращение его "времени" в новую пространственно-подобную координату. А пространственная координата (которая вдоль радиус-вектора) превращается "там" во "время". На схемах и диаграммах можно делать разные построения, в частности, как-то отображать (проецировать) собственное время (теперь уже, как бы, "расстояние") на ось времени "внешнего наблюдателя", и даже получать "ход времени вспять", но физического смысла такие построения не имеют. Сингулярность, необходимость которой (в рамках классической ОТО) доказана С.Хоукингом и Р.Пенроузом, является пространственно-подобной. Она не расположена "где-то" (в пространственных координатах), а происходит "когда-то" (по "местному времени" для любого падающего наблюдателя). Сингулярность - это конец всех времени-подобных кривых.

На "горизонте событий" настоящей сингулярности нет. Там - "кажущаяся сингулярность", которая устраняется специальным преобразованием координат. Она будет "казаться" только внешнему наблюдателю (подобно смотрящему в дверной глазок, у которого поле зрения 180 градусов и бочкообразная дисторсия: на краю поля зрения видимые искажения стремятся к бесконечности, но в пространстве предметов никаких сингулярностей и разрывов пространства нету), а падающий наблюдатель для себя может даже ничего не заметить, пересекая "горизонт событий".

Сопоставления "скорости течения времени" со скоростью света - не более чем художественная аллегория и метафора. Как по-вашему она записывается математически?

Оффлайн bAD_iDEA

  • *****
  • Сообщений: 551
  • Благодарностей: 2
    • Сообщения от bAD_iDEA
Re: черные дыры
« Ответ #28 : 01 Окт 2008 [16:16:17] »
Сопоставления "скорости течения времени" со скоростью света - не более чем художественная аллегория и метафора. Как по-вашему она записывается математически?

Нашей математикой это описать нельзя, т.к. она применима только для нашего 3-х мерного мира. У нас понятие времени не представляется как обычная величина такая же как длина ширина или высота.. Но тем не менее если представить что мы смотрим на наш 3-х мерный мир из 4-х мерного то это всё равно что смотреть на 2 мерную плоскость из нашего мира, которая движеться по 3-ей величине, которая для нас такая же обыкновенная координата как и все другие, но для существ в 2 мерной плоскости эта 3-я величина такая же нивидимая как для нас время, и соответсвенно есть определённая скорость движения по этой координате, конечно определить эту скорость для нас вообще нечто нереальное и фантастическое поскольку мы не можем даже представить себе такой 4-х мерный мир вообще.. Хотя на сколько мне известно есть математические модели для любых мерностей, но можно ли из них получить такие вещи как скорость времени чесно говоря не знаю..
« Последнее редактирование: 01 Окт 2008 [16:18:17] от bAD_iDEA »

Оффлайн Дрюша

  • *****
  • Сообщений: 4 948
  • Благодарностей: 98
  • Вы сышите только мой голос...
    • Сообщения от Дрюша
Re: черные дыры
« Ответ #29 : 01 Окт 2008 [17:36:32] »
Нашей математикой это описать нельзя, т.к. она применима только для нашего 3-х мерного мира
"Вашей математикой" - это чьей? Наши (посиюсторонние, здешнемирные, земные, человеческие) математеки давно уже не пугаются многомерных пространств-времён, и не только евклидовых.

Оффлайн bAD_iDEA

  • *****
  • Сообщений: 551
  • Благодарностей: 2
    • Сообщения от bAD_iDEA
Re: черные дыры
« Ответ #30 : 02 Окт 2008 [12:14:32] »
Да, насчёт того что математикой нельзя что то описать это я перегнул немного, просто я имел в виду что некоторые законы физики допустим Ньютоновская механика уже не стыкуется с Эйнштейновской ОТО, а вообще математики конечно ушли далеко и часто их решения никак нельзя представить графически.. как например те же многомерные пространства. Просто у меня самого нет времени разбираться в этих сложных диф уравнениях и искать решения, мне просто интересно с точки зрения теории найдены ли были такие решения, или мой вопрос некорректен на счёт скорости времени в нашем мире, измеряемой не в секундах а в метрах в секунду?

Оффлайн Дрюша

  • *****
  • Сообщений: 4 948
  • Благодарностей: 98
  • Вы сышите только мой голос...
    • Сообщения от Дрюша
Re: черные дыры
« Ответ #31 : 02 Окт 2008 [13:29:34] »
Если не в сантиметрах в секунду - то в чём?
Тут - другое. Даже в СТО есть такое понятие "относительность одновременности". Положим, Вы хотите сравнить темпы хода часов у наблюдателя А и наблюдателя Б. У кого время идёт быстрее. Тут резонно сопоставить, сколько каких-то процессов или циклов эталонного процесса (распадов радиоактивных ядер или нестабильных элементарных частиц, колебаний маятника, или колебаний ЭМ поля в резонаторе, ударов сердца человека в спокойном состоянии, поколений или чего-то ещё такого типичного, зависящего от времени) пройдёт у того и другого. Положим, они даже договорились, когда начать отсчёт. А потом... Потом им очень трудно будет договориться, когда надо заканчивать и чему (какому событию в жизни другого наблюдателя) соответствует этот момент времени, когда он сам прекращает отсчёт. По своим понятиям об "одновременности" (даже со всеми поправками на время распространения любого сигнала) каждый будет утверждать примерно следующее: "КОГДА у меня прошёл час (3600 секунд, 4000 ударов сердца, свободных нейтронов осталось в 16 раз меньше чем было...) у НЕГО часы показывали только 45 минут...". В результате КАЖДЫЙ будет уверен, что именно его часы - правильные и идут быстрее, чем у другого. А как "на самом деле"? А фишка вся в том, что "самого дела" - просто нету. Потому что в общем случае нету единого и "абсолютно правильного" способа сопоставить два пространственно разнесённых события по критерию "одновременности" ("раньше", "позже"...). Если же кто-то падает в "чёрную дыру", то тут тоже просто нет такой возможности (хотя в отличии от СТО наблюдатели не равноправны, и если один из них, типа, "прав", то другой, стало быть, - "виноват").

Оффлайн bAD_iDEA

  • *****
  • Сообщений: 551
  • Благодарностей: 2
    • Сообщения от bAD_iDEA
Re: черные дыры
« Ответ #32 : 02 Окт 2008 [15:59:34] »
В тот то и дело, если учесть что наше пространство жутко неравномерно, и всё изрезано гравитационными полями разной величины, то для любого движущегося тела время будет своим и отличается от какого либо друго движущегося с другой скоростью или в другом месте пространства. Так вот, если представить что некий космический корабль своими двигателями скомпенсировал действие всех полей и находиться в состоянии абсолютного покоя по отношению к пространственному вакуму, то какая скорость времени будет для него, ведь он будет двигаться вместе с нашим пространством вдоль 4-ой оси, называемой у нас временем, но на самом деле эта ось ничем не отличается от всех остальных пространственных координат... просто мы не можем её представить для себя физически.
« Последнее редактирование: 02 Окт 2008 [16:02:09] от bAD_iDEA »

Оффлайн Дрюша

  • *****
  • Сообщений: 4 948
  • Благодарностей: 98
  • Вы сышите только мой голос...
    • Сообщения от Дрюша
Re: черные дыры
« Ответ #33 : 02 Окт 2008 [21:09:10] »
Цитата
В тот то и дело, если учесть что наше пространство жутко неравномерно
Не так уж и жутко. Если не вдаваться в субпланковские масштабы, то очень даже не жутко. Попробуйте, скажем, засечь отклонение суммы углов треугольника от 180 градусов в гравитационном поле Земли... Или разность темпа хода времени на 1-м и на 17-м этаже... Хотя, кто-то измерял... Нужны самые сверхточные атомные часы или используются какие-то ядерные явления... А измерительную установку неплохо бы остудить хотя бы жидким гелием...

Впрочем, если рассуждать про то, как "пространство двигается вдоль 4-й оси", то тут больше катит образ "пространство наклонено к оси времени". Житейская аналогия. Мы можем образно сказать "тропинка быстро поднималась вверх и вела к вершине холма". И что, она двигалась как эскалатор, что ли? Или прямо так за ручку брала и вела? Нет, просто идя по ней можно быстро подняться на вершину холма. Смотря как идти, впрочем. А можно так же быстро спуститься вниз. На самом деле там имелась в виду крутизна подъёма. Угол наклона тропинки, грубо говоря. Тангенс которого называется "производной"... "скорость" или "крутизну" подъёма тропинки можно выразить как dH/dX, где H = высота, а X - некая горизонтальная координата в направлении проекции тропинки на горизонтальную плоскость... Так вот. Тропинка и даже поверхность холма - это такое подмножество точек в пространстве (время пока не рассматриваем). Тропинка - одномерна. Поверхность холма - двумерна (но не обязательно плоская или прямая - там может быть ещё и "кривизна"...). Всё это находится в трёхмерном пространстве. На самом деле настоящее физическое пространство - четырёхмерно, а время - это одна из координат. Оно состоит не из "точек", а из "событий", которые не просто "находятся" где-то, а "происходят" где-то-когда-то. Они не обязательно отмечены чем-то знаменательным, как, впрочем, и те обычные "геометрические точки", из которых состоит наше "обычное" трёхмерное геометрическое пространство, вовсе не обязаны быть проставлены карандашом. Так же и четырёхмерное "пространство-время" состоит из "событий", не обязательно чем-то отмеченных. Хотя, событие можно отметить. Столкновением двух тел, взрывом, вспышкой, выпивкой... Всё это происходит не только "где-то" но и "когда-то", и по поводу иденитфикации "события" не возникает споров (типа, как "на этом месте в 1812 году произошло Бородинское сражение"... Простите, а на каком таком "месте"? Наскольно за это время повернулась Земля и Солнце пролетело в пространстве вокруг центра Галактики... И где это "место" теперь?). Так вот, "геометрическое пространство" в таком случае - это всего лишь "подмножество событий" в пространстве-времени, условно выбранных по признаку "одновременности". Но поскольку понятие "одновременность" - относительно, то у каждого наблюдателя будет свое "пространство". Это, типа, как "поверхность" (не обязательно "плоскость", хотя как частный случай может быть и "плоскость"), одним словом, многообразие меньшей размерности. Подобно поверхности холма (и вообще местности) в трёхмерном геометрическом пространстве. А "скорость" там - это не более чем "угол наклона". Хотя, там чуть-чуть похитрее. Повороты там - гиперболические... Но это уже детали... А одномерная "тропинка" - это, в свою очередь тоже многообразие (подмножество точек) на поверхности холма. Замечу ещё, что в "прямом" (линейном, евклидовом) 3-мерном пространстве можно выделить любую поверхность: плоскую (тоже линейную, на которой рулит евклидова геометрия), можно искривлённую (сферу, тор, цилиндр, седловину и даже ленту Мёбиуса). На плоской поверхности (то есть, плоскости, условно выделенной в 3-мерном эвклидовом пространстве) можно нарисовать прямую линию Тоже как многообразие меньшей размерности. Хотя, на плоскости можно рисовать и кривые линии. Скажем, тропинка может вилять и петлять как угодно. Но. в общем случае на искривлённой поверхности нарисовать прямую линию - не получится (за очень редкими исключениями, например, на цилиндре - можно, но не любую). Точно так же в обшем случае нельзя провести ровную (линейную, эвклидовую) плоскость в искривлённом (неевклидовом) 3-мерном пространстве. А 3-мерное евклидовое пространство обычно нельзя выделить в искривлённом 4-мерном пространстве-времени. Хотя, в "плоском" то есть, линейном евклидовом псевдоевклидовом пространстве-времени Минковского (т.е. не искривлённом гравитационными полями) можно выделять сколь угодно искривлённые 3-мерные пространства (неевклидовые), проводить искривлённые поверхности и рисовать искривлённые линии. Криветь - никогда не поздно, а вот обратно распрямить... Так вот, "кривые пространства" могут получаться и в "прямом" (неискривлённом) пространстве времени. Например, для ускоренного, вращающегося наблюдателя... Ему кажется всё кривым (см. диск Эренфеста и т.п.), хотя на самом деле эта кривизна - устранимая. Есть такая "привилегированная" категория наблюдателей, для которых их "пространства", хоть и наклонены под разными углами (и времена - тоже торчат в разных направлениях), но там они "плоские", то есть, евклидовы. Сумма углов треугольника там всегда 180 градусов, а длина окружности 2*пи*R... Теорема Пифагора рулит, опять же... Такие наблюдатели называются "инерциальными". В СТО они - равноправны. Но при наличии сильного гравитационного поля с точки зрения ОТО само пространство-время обретает истинную (неустранимую) кривизну, и в него никак нельзя "вложить" какое-либо "плоское", то есть, евклидовое 3-мерное пространство.

Ну, вот, да, поскольку в ОТО (в отличие от СТО) разные наблюдатели не равноправны (типа, "все - равны, но некоторые - равнее"), то мы можем назначить "самого главного", находящегося бесконечно далеко (или хотя бы "достаточно далеко") от "чёрной дыры" и неподвижно относительно неё (практически достаточно чтобы его скорость была невелика: не релятивистской, во всяком случае, а несколько км/с себе позволить вполне можно). Синхронизацию часов выполнять по его понятиям. Можно представить себе очень ровную, почти плоскую поверхность пола, на котором в одном месте находится... ну, пока  просто углубление. Небольшое местное искорвление. Если там катается шарик (мячик), то он норовит закатиться в это углубление. Или кататься вокруг него, колебаться... А откуда оно берётся, это углубление? Да сам же шарик его и проминает. Как будто он катается по упругому, туго натянутому батуту. Два шарика проминают друг для друга и старается "заманить" в "своё" углубление. Если соберётся много-много таких шариков, то они своим весом могут промять большую ямку. Но если углубление окажется столь глубоко, так что что его поверхность образует воронку, которая где-то даже переходит в вертикальную стенку (причём, совершенно плавно и без изломов и разрывов), но где-то просто "производная" собственной длины вдоль этой поверхности по некой (условной) горизонтальной координате обращается в бесконечность. Эта "воронка" - и есть некий аналог "чёрной дыры". Что там дальше в этой "воронке" - а фиг его знает! Может быть, ещё одно "пространство", вывернутое наизнанку... А может, "дно"... Или ткань "батута" рвётся... Злые языки утверждают, что там есть, типа, "сингулярность". И кто-то даже будто бы доказал, что она там неизбежна... Но это всё исходя из простейшего предположения, будто бы там, по ту сторону "воронки" по-прежнему действуют всё те же правила ОТО (что, на мой взгляд, - не факт). А вдруг там "масса" шариков меняет знак? И они начинают отталкиваться... Или нет... Они будут стремиться улететь, и будут приподнимать вокруг себя "горки" и тоже притягиваться друг к дружке... Короче, не знаю. Но это всё будет "там", а не "здесь". "Здесь" (и только здесь) мы можем условно придумать и выбрать за основу такие "координаты", что, типа, будто бы все точки проецируются на некую "плоскость", которая совпадает с "пространством" бесконечно удалённого наблюдателя. Что интересно, пока пверхность этого мягкого "батута" по которому катаются шарики, не прорвалась, такая "проекция" сохраняет взаимно-однозначное соответствие точек их координатам. Она вполне допустима. Но до поры-до времени. Если получается "воронка" с вертикальными стенками, то однозначность этой проекции - теряется. И все разговоры о том, что "внутри" "чёрной дыры"... Просто, те "координаты", которые, типа, "в проекции на плоскость", то есть, как-то экстрапольруют "плоские" координаты "удалённого наблюдателя", они ПРОСТО НИКАК НЕ ПРОЕЦИРУЮТСЯ на "точки" внутри "воронки" (аналога "чёрной дыры"). Там просто НЕТ таких "точек" с такими "координатами". Хотя, никто не мешает ввести криволинейные "собственные" координаты, которые в окрестности каждой точки (даже в самой горловине "воронки" будут вести себя прилично, в бесконечности не обращаться, сохранять непрерывность и гладкость... А в бесконечно малой окрестности любой точки (в пределе) не отличаться от "плоских"координат (на касательной плоскости к этой точке). Все физические явления, как-то зависящие от координат, расстояний, пространственного расположения и т.п. в конечном итоге зависят именно от этих "собственных" (локальных) координат, и наплевать им, как это всё выглядит с точки зрения какого-то "бесконечно удалённого наблюдателя.

В частности, полошим, космический корабль погружается в галактическую "чёрную дыру" массой 100 млрд солнечных масс. Гравитационный радиус такой "чёрной дыры" будет во много раз больше Солнечной Системы, а плотность вещества, сосредоточенного в таком объёме, меньше плотности земного воздуха. Костмический корабль погружается туда свободным падением.

Удалённому наблюдателю будет казаться, что
а) сила притяжения устремляется к бесконечности. Но какая "сила" В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ нужна для того, чтобы вытащить шарик из воронки в том месте, где стерка воронки стала вертикальной? Тоже бесконечность. "Сила" - это то, что "нужно чтобы удержать от падения"... Если бы да кабы.
б) "градиент силы притяжения", то есть "приливные силы" (возникающие на конечной разности расстояний, т.е. для конечной протяжённости тела) тоже стремятся к бесконечности. Но при этом продольные (радиальные) размеры "космического корабля" стремятся к нулю (в проекции на "бесконечно удалённые координаты", разумеется), и на него эти "приливные силы" действуют не так уж сильно. Их величина для него стремится к конечной величине. Для "галактической чёрной дыры" - не такой уж большой. Вряд ли сами космонавты его почувствуют.
в) в понимании "времени" - тоже сильные расхождения. Момент пересечения "горизонта событий" для него самого (по "собственным" часам) для того космического корабля наступит довольно скоро. По часам "внешнего наблюдателя" - никогда. Просто, при выбранном способе проекции, это событие НИКАК НЕ ОТОБРАЖАЕТСЯ на его ось времени. Вернее, отображается на бесконечность. Его проблемы.

Впрочем, если учесть квантовую теорию, то нужно заметить, что за конечное собственное время (пути до горизонта событий) "падающий наблюдатель" (космический корабль) может испустить только конечное количество фотонов. Для "внешнего наблюдателя" процесс их получения бесконечно растянется во времени. Они будут восприниматься с красным смещением, стремящимся к бесконечности. Тут будут усугублять друг друга два эффекта: "гравитационное красное смещение", возникающее из-за разности "темпа хода времени" и эффект Доплера при удалении от "бесконечно удалённого наблюдателя". А между тем, скорость "падающего" стремится к (местной) скорости света, и достигает её на горизонте событий. Кстати, за счёт эффекта Доплера он не увидит того "бесконечного фиолетового смещения", которым его пугали... Что, типа, на "горизонте событий" можно наблюдать бесконечное фиолетовое смещение и всё будущее Вселенной. Это можно было бы, если бы было можно остановиться на нём. Но остановиться там невозможно. Поэтому ничего особенного он позади себя не увидит. Все частицы, пересекающие горизонт событий, пересекают его под углом 90 градусов.

И ещё. Как "выглядит" этот пресловутый "горизонт событий" для "падающего наблюдателя". Разумеется, чисто условно. Если провести кривой "луч зрения" в любом направлении: уткнётся или не уткнётся тот в "горизонт событий"? Извне он представляется как кругленький шарик. Если подойти поближе, то его видимый радиус начнёт возрастать. В момент пересечения он покадется... Плоскостью (сферой бесконечного радиуса). А "по ту сторону"... Трудно сказать точно, но мне кажется, он должен выгнуться в другую сторону. То есть, "изнутри" он тоже выпуклый, и "падающий наблюдатель" обнаружит себя улетающим от него.

То, что время там преаратится в пространственную координату, а пространственная (радиальная) координата - во время, он даже не заметит. Потому что все его частицы (атомы, молекулы, органы, обстановка) в "новых" координатах будут расположены друг относително друга точно так же, как и раньше в "прежних" координатах. Даже часы будут тикать, думая что отсчитывают продолжниие "того" времени (на самом деле они отсчитывают теперь сантиметры или аршины...). Короче говоря, пересечения "горизонта событий" сам "падающий наблюдатель" просто не заметит. Он даже будет видеть, что происходит "там", "сзади"... Это он принимает те фотоны, которые "догоняют" его оттуда.

Я всерьёз полагаю, что существуют (хотя бы чисто математически) такие решения, в которых "сингулярность" отображается на бесконечность, а по ту сторону "чёрной дыры" находится пространство, просто "вывернутое наизнанку". Это решение не удовлетворяет начальным условиям для решения Шварцшильда (с сингулярностью) и поэтому банально не совпадает с ним. Всё дело в начальных условиях. Ну, нету там таких условий как "стационарность" и изначально существующая "сингулярность"! И неоткуда ей там взяться (в процессе чего?).
« Последнее редактирование: 02 Окт 2008 [22:11:43] от Дрюша »

Оффлайн bAD_iDEA

  • *****
  • Сообщений: 551
  • Благодарностей: 2
    • Сообщения от bAD_iDEA
Re: черные дыры
« Ответ #34 : 03 Окт 2008 [13:53:01] »
В принципе в общих чертах понятно, ведь падая в воронку он будет двигаться не по пространственной координате а по временной, т.е. время для него станет пространством, а вот на счёт того что пространство станет временем не уверен, оно для него просто не будет существовать, т.к. воронка будет бесконечно узкая а следовательно все пространственные координаты стремяться к 0. Так вот, с какой скоростью он должен падать в воронку что бы время для него остановилось по отношению к стороннему наблюдателю, если это окажеться скорость света, то логично сказать, что наше пространство движеться по временной оси со скоростью света. Хотя тот факт что сам свет не может преодолеть вертикальные стенки воронки, уже говорит об этом.

Вообще говорить о том что падающий в ЧД наблюдатель не будет существовать для стороннего мне кажеться не совсем корректно, ведь такая же ситуация например для космонавтов на орбите земли, которые по отношению к землянам хоть на долю секунды но в будущем, а мы находимся в яме сделаной земным шариком дно которой немного продавлено во времени назад. В принципе используя эту микроскопическую разницу в течении времени и варируя скоростью, можно вычислить на сколько замедляется ход времени для разных скоростей, и следовательно можно определить какая должна быть скорость что бы время остановилось.. И при этом та же скорость света всё равно не предел, что мешает развить большую скорость, может сам вакуум? При этом если представить что некое тело движеться уже с определённой скоростью и при этом излучает свет, при этом меняется только длина волны этого света, а не его скорость? В той же ЧД там не идеально вертикальные стенки воронки будут а лишь стремящиеся к ним, и соответственно есть определённая скорость которая нужна что бы вырваться из неё. А если представить что они вертикальные то нужна бесконечная сила или скорость для преодоления  и в данной ситуации для выхода из ЧД нужно  - либо порвать материю пространства и времени, и вырваться из это воронки в более многомерный мир... либо хотя бы на микрон приподняться над этой плоскостью по 4-ой координате и тогда никакие силы уже не будут на нас действовать, т.к. мы уже типа из другой песочницы, из другого измерения, и все эти силы нам безразличны... Возможно именно на этом принципе основано перемещение НЛО которые двигаются так, как будто на них вообще не действуют никакие законы физики, и могут менять скорости с 0 до тысяч км в секунду почти мгновенно.. В общем чувствую что чего то всё равно не хватает в этой цепочке что бы всё это понять и подробно объяснить, не доросли ещё люди до этого, поэтому никто и не вступает с нами в контакт, слишком ещё молодая у нас цивилизация :)

Оффлайн Дрюша

  • *****
  • Сообщений: 4 948
  • Благодарностей: 98
  • Вы сышите только мой голос...
    • Сообщения от Дрюша
Re: черные дыры
« Ответ #35 : 03 Окт 2008 [16:35:04] »

В принципе в общих чертах понятно, ведь падая в воронку он будет двигаться не по пространственной координате а по временной, т.е. время для него станет пространством, а вот на счёт того что пространство станет временем не уверен
Вы можете быть уверены или не уверены или проверить. Но так выходит тупой подстановкой в решение Шварцшильда (или, вернее, если гладко и непрерывно продолжить внешнее решение Шварцшильда на внутреннюю область, используя преобразование координат, устраняющее "кажущуюся сингулярность" но "горизрнте событий". Какой координатой какая явлеется, "пространственной" или "временнОй" - это совершенно тупо определяется тем, какой вклад в выражение для квадрата интервала вносит квадрат разности по этой координате. Поэтому так выходит совершенно тупо и формально. Чисто математически.
оно для него просто не будет существовать, т.к. воронка будет бесконечно узкая а следовательно все пространственные координаты стремяться к 0.
Вы, наверное, имеете в виду сингулярность в центре? Да, она присутствует в решении Шварцшильда, в котором она задана начальными условиями. Если начальные условия - другие, и нет такого условия как "стационарность"... Хотя, вроде бы Стивен Хокинг и Роджер Пенроуз ещё в шестьдесят каком-то лохматом году доказали "неизбежность сингулярности"... Но это, опять же, исходя из каких-то условий, которые они условно для себя приняли. Любое доказательство строится на каких-то условиях (что, собственно, "дано") или предположениях. А я, вот, не уверен, что там (во внутренней области) именно эти условия имеют место быть. Про условие стационарности - я вообще молчу. Если там вдруг окажется целый Другой Мир, то какая, на фиг, стационарность?

А если иметь в виду не сингулярность, а Горизонт Событий и его окрестности как "по эту", так и "по ту" сторону, то "воронка" - отнюдь не бесконечно узкая. Со временем меняется местами только одна пространственная координата - радиальная. Другие остаются как есть. И вообще, "поверхность" этой "воронки" - непрерывная и гладкая. Никаких швов и заусенцев. В любом месте можно провести касательную плоскость (то есть, "касательное пространство", которое является евклидовым). Если масштаб "чёрной дыры" достаточно велик (именно галактическая, а не звёздная), то в масштабах метров все артефакты ОТО (искривление пространства и т.п.) настолько незначительны, что заметить их можно только очень точными приборами.
Так вот, с какой скоростью он должен падать в воронку что бы время для него остановилось по отношению к стороннему наблюдателю, если это окажеться скорость света, то логично сказать, что наше пространство движеться по временной оси со скоростью света.
Ну, если Вам нравится так считать, то считайте. Тем более, физики часто пользуются "естественными единицами", в которых скорость света == 1 ("световых лет в год" или "световых секунд в секунду"). Получается тавтология. С какой скоростью идёт время? Секунда - в секунду. Или год в год. А можно метять в разных масштабах... Впрочем, даже пространственные координаты X,Y,Z, если угодно, то можно мерять в разных единицах. Например шоссе, его в длину удобнее измерять в километрах, в ширину - в метрах, а в толщину (скажем, бетонной подложки и асфальтового покрытия) - в сантиметрах или миллиметрах.
Вообще говорить о том что падающий в ЧД наблюдатель не будет существовать для стороннего мне кажеться не совсем корректно
Почему же? Если, скажем, от мужа ушла жена, то вполне понятно, чисто по человечески, если он может сказать: "Её для меня больше не существует! Она для меня умерла, похоронена и закопана! И в это место забит осиновый кол!". Хотя сама для себя она вполне жива и даже счастлива. С другим мужиком. Не в "этом мире".
ведь такая же ситуация например для космонавтов на орбите земли, которые по отношению к землянам хоть на долю секунды но в будущем, а мы находимся в яме сделаной земным шариком дно которой немного продавлено во времени назад.
А я не уверен, "назад" или "вперёд". Ну да ладно. Не в этом суть. Дело в том, что СТО вводит понятие "квазиодновременности". Поскольку "одновременность" - относительна, то "квазиодновременными" можно считать два пространственно разнесённых события, которые можно "сделать одновременными" путём надлежащего выбора системы отсчёта. Так вот, в стучае с космонавтами и земными "ямками" все эти неровности остаются ещё в рамках "квазиодновременности". Если для нас существует не "космонавт сейчас", а тот, кем он был, скажем, 0.000001 секунды назад, - но всё равно существует. И никаких вопросов это не вызывает за исключением очень редких ситуаций (скажем, с некоторой точки зрения 0.000001 секунды назад он ещё "существовал", а сейчас, вот, подорвался на атомной бомбе... а для кого-то он ещё "существует", но всё идёт к тому, что вот-вот он подорвётся)
А если представить что они вертикальные то нужна бесконечная сила или скорость для преодоления  и в данной ситуации для выхода из ЧД нужно  - либо порвать материю пространства и времени, и вырваться из это воронки в более многомерный мир...
А Вы уверены, что она рвётся? А не растягивается в пузырь... В конце-концов, мы и так жимум в "четырёхмерии", и никто не запрещает путешествовать по нему на своём (локальном) "кусочке" этой "материи пространства"(-времени), который локально (для себя самого) в некотором масштабе даже не отличается от "плоского" (евклидова)?