Как стать автором
Обновить

Комментарии 90

Ужасно рад за Пенроуза — мало кто так заслуживает Нобелевки как он. Он столько всего вложил и в теорию относительности, и в кванты, и в твисторы и прочие поиски теории всего, и в научно-популярное — совершенно поразительно и вызывает только восхищение.
Он столько всего вложил и в теорию относительности, и в кванты, и в твисторы и прочие поиски теории всего, и в научно-популярное — совершенно поразительно и вызывает только восхищение.

Согласен со всем, кроме научно-популярного. Как популяризатор Пенроуз настолько плох, что может соперничать в этом с Эйнштейном.

Я бы сказал, что просто он популяризатор для тех, кто в теме:) Т.е. те же диаграммы Пенроуза — гениальный популяризаторская находка. Да, они все равно сложны для совсем несведущих, но насколько проще с ними объяснять всякие причинно-следственные связи в ОТО! Да и научпоп книжки его хороши.
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
По поводу чёрных дыр — для меня остаётся загадкой процесс формирования ЧД, так как вещество для наблюдателя должно останавливаться на границе сферы Швардшильда. Возможно, есть какой-то трюк, связанный с добавлением порции массы, что вызывает рост радиуса сферы и попаданием энергии на её границе внутрь сферы, но толком про это нигде не нашёл.
И кто-то упоминал, что пространство внутри формирующейся ЧД не принадлежит нашей Вселенной, так как с этим пространством принципиально нет связи. Так что это не просто схлопывание по направлению к центру звезды, а параллельное формирование пузыря другого пространства.
Крайне интересно, но самому разбираться сложновато.
Если кто нибудь посоветует материалы на эту тему (не уровня «что такое чёрная дыра», но и не уровня набл и лапласианов, это я не потяну уже) — буду крайне благодарен.
так как вещество для наблюдателя должно останавливаться на границе сферы Швардшильда.
Для массивного тела горизонт событий расширяется при приближении к нему: т.к. горизонт просто задается для определенной массы в некотором регионе пространства, если масса растет, то растет и горизонт. Поэтому, например, мы можем наблюдать слияние черных дыр в LIGO: за доли секунды две черные дыры сближаются и формируют новую черную дыру.
И кто-то упоминал, что пространство внутри формирующейся ЧД не принадлежит нашей Вселенной, так как с этим пространством принципиально нет связи.
ИМХО, это все махание руками, а не физическое утверждение. Для наблюдателя, падающего в ЧД нет вообще никакой разницы, внутри он горизонта событий или снаружи. На горизонте событий не происходит ничего особенного с точки зрения пространства-времени, никаких разрывов, ничего такого. Все физические процессы протекают как обычно. Почему бы вдруг воображаемую линию делать границей нашей Вселенной? Это довольно странно. Можно сказать, «наблюдаемой Вселенной» — тогда еще как-то.

Так что это не просто схлопывание по направлению к центру звезды, а параллельное формирование пузыря другого пространства.
Мне кажется, это все только путает. Разделить формально можно как угодно, но физика от этого не меняется. В ОТО пространство «внутри» и «снаружи» ничем не отличается, при падении в ЧД вы не заметите ничего особенно.

Если кто нибудь посоветует материалы на эту тему (не уровня «что такое чёрная дыра», но и не уровня набл и лапласианов, это я не потяну уже) — буду крайне благодарен.
Мне нравилась книжка Торна «Black Holes and Time Warps», там на довольно популярном уровне рассматриваются всякие хитрости с черными дырами (хотя и не совсем на пальцах).
Дисклеймер: Я не специалист, просто интересующийся с дипломом физика. Возможно, мои вопросы отвечены раз по сто, но мне ответы не попадались.

Для наблюдателя, падающего в ЧД нет вообще никакой разницы, внутри он горизонта событий или снаружи. На горизонте событий не происходит ничего особенного с точки зрения пространства-времени, никаких разрывов, ничего такого. Все физические процессы протекают как обычно. Почему бы вдруг воображаемую линию делать границей нашей Вселенной? Это довольно странно. Можно сказать, «наблюдаемой Вселенной» — тогда еще как-то.

Ну всегда проводится различие между наблюдателем и путешественником именно потому, что процессы для них выглядят по-разному. Поскольку получение сигнала из-под горизонта сейчас мыслится принципиально невозможным, что там происходит с наблюдателем мы выяснить не можем. Поэтому его судьба «ничего не происходит» — это тоже всего лишь предположение. Как мы знаем, здравый смысл в физике не работает. Там сразу после пересечения могут начинаться феи и драконы.
К сожеланию, мне не удалось получить развёрнутый комментарий, но писал мне астрофизик, вроде как не фрик. Идея, насколько я помню, была именно в том, что, раз вещество от нас туда, за горизонт, попасть не может, а горизонт растёт — то область за горизонтом не принадлежит нашей Вселенной. Увы, не могу точнее, это именно от вопрос, который я сам пытаюсь выяснить.

В ОТО пространство «внутри» и «снаружи» ничем не отличается, при падении в ЧД вы не заметите ничего особенно.

Насколько мне известно, это лишь предположения «из общих соображений». С нашей точки зрения, удалённого наблюдателя, физика внутри кардинально отличается — так как там времениподобные траектории, и про физику в таких условиях мы не знаем вообще ни-че-го. Что там увидит путешественник, мы не можем узнать, и поэтому делать предположения об этом — нефизично. Нет связности. Что-то на эту тему в основаниях физики было.

Спасибо, Торна попробую почитать, надеюсь, там есть хоть пара слов по поводу этих вопросов.
Заранее два общих замечания: вы правы, что мы точно не знаем, что происходит за горизонтом. Но у нас пока нет оснований предполагать, что там должно быть что-то иное, не описывающееся ОТО. Мы наблюдали уже 60+ слияний черных дыр, и все они прекрасно укладываются в предсказания ОТО. Конечно, можно сказать, что там вдруг возникают радужные единороги, но это точно не простейшее объяснение. У нас уже есть научная теория о том, что за горизонтом, и пока нет причин ее на что-то заменять.

Во-вторых, черная дыра — это не область пространства. Это момент во времени. Поэтому любые аналогии с обычным объемом, который нам недоступен просто для наблюдения, неверны. Всегда надо думать о ней как об объекте в пространстве-времени.

Как мы знаем, здравый смысл в физике не работает. Там сразу после пересечения могут начинаться феи и драконы.
В физике работает бритва Оккама. У нас нет никаких оснований полагать, что за горизонтом физика как-то отличается от нашей, зачем же привлекать фей и драконов?

дея, насколько я помню, была именно в том, что, раз вещество от нас туда, за горизонт, попасть не может, а горизонт растёт — то область за горизонтом не принадлежит нашей Вселенной.
На мой взгляд, это либо неточность с его стороны, либо он имел что-то другое ввиду. Вещество от нас, конечно, попадает туда без всяких проблем. Мы просто видим, что процесс занимает гораздо дольше времени, чем для самого вещества. Но мы даже можем наблюдать, как оно туда падает за конечное время (хоть и долгое). Понятие об изолированной области — это из 60х годов прошлого века (когда обсуждались концепции типа замершей звезды), но они все безнадежно устарели.

Насколько мне известно, это лишь предположения «из общих соображений».
Это то, что говорит нам самая точная физическая теория на настоящий момент. Еще раз напомню: мы буквально видим, как две черные дыры сталкиваются, и гравитационные волны, которые они испускают, точно совпадают с предсказаниями ОТО. Конечно, любая физическая теория — просто предположение. Но у нас нет оснований не доверять ему.
Что там увидит путешественник, мы не можем узнать, и поэтому делать предположения об этом — нефизично. Нет связности.
Не знаю, почему вы так говорите. ОТО очень точно описывает, что происходит внутри ЧД (до момента сигнулярности). Вообще, мы можем жить внутри черной дыры — это вполне соотносится с современной физикой.

хорошо, спасибо за разъяснения

Заранее два общих замечания: вы правы, что мы точно не знаем, что происходит за горизонтом. Но у нас пока нет оснований предполагать, что там должно быть что-то иное, не описывающееся ОТО.

Есть основания, два:

  • Энергия гравитационного поля (см. комментарий).

  • Квантовая механика.

Мы наблюдали уже 60+ слияний черных дыр, и все они прекрасно укладываются в предсказания ОТО.

И все 60+ снаружи. :-)

Но мы даже можем наблюдать, как оно туда падает за конечное время (хоть и долгое).

Каким образом? Если не учитывать изменений размеров ЧД, то чисто по ОТО вроде бы бесконечное.

Есть два:

Энергия гравитационного поля (см. комментарий).

Энергия гравитационного поля описывается ОТО

Квантовая механика.

Будет актуальна только в сингулярности. Коммент выше говорил о том, что там может быть что-то категорически другое. Я утверждаю, что там должно быть все то же самое, что и в остальной Вселенной.

И все 60+ снаружи. :-)

И тем не менее, если бы внутри горизонта было что-то кардинально иное, предположительно мы бы наблюдали отклонения от ОТО.

Каким образом? Если не учитывать изменений размеров ЧД, то чисто по теории вроде бы бесконечное.

Нет, даже чисто по теории конечное. Только если вы рассматриваете точечную пробную безмассовую частицу оно будет бесконечным. Во всех остальных случаях собственное гравитационное поле частицы будет учитываться, и в какой-то момент горизонт событий расширится, "поглотив" частицу. Это произойдет за конечное время.

Энергия гравитационного поля описывается ОТО
Да, наверное, статья всё-таки не об этом. Я имею ввиду энергию гравитонов, что в ОТО в принципе не учитывается. Изменения гравитационного поля порождают гравитоны, которые сами изменяют гравитационное поле. Сложнейшая математика, которую мы не умеем решать с заданной точностью. Не уверен, что наших приближений достаточно для понимания происходящего в ЧД даже и далеко от сингулярности.

Я имею ввиду энергию гравитонов, что в ОТО в принципе не учитывается

Это не так, оно учитывается.

Сложнейшая математика, которую мы не умеем решать с заданной точностью.

Почему вы так думаете?

Не уверен, что наших приближений достаточно для понимания происходящего в ЧД даже и далеко от сингулярности.

Не вижу причин. Наша математика достаточно хороша, чтобы точно описать динамику слияния черных дыр, со сверхсильными и быстрыми изменениями полей. Почему бы статическое гладкое поле внутри ЧД представляло сложность вне сингулярности?

Чтобы не было двусмысленностей, речь не о том, что гравитоны унесли энергию и мы её просто посчитали, а о другом. Мы контролируем, как эта энергия распределена по пространству в каждый момент времени. Не только фотоны создают гравитационное поле, но и гравитоны. Так что добавляем их в гравитационное поле. А значит, гравитационное поле меняется, что порождает новые гравитоны… Всем этим можно пренебречь в обычных условиях, это видно из этих самых 60+ наблюдений за ЧД. Но внутри ЧД другое дело, во многом для понимания ЧД (а не только одной точки в них) и создаются теории квантовой гравитации.

В частности, теории струн. А там типичная проблема даже не в том, чтобы решить уравнение аналитически (этого зачастую нельзя сделать даже для простых классических задач, например, для задачи трёх тел), а в том, чтобы решить его с заданной точностью (то есть быть уверенным, что полученное решение хоть насколько-то верно). И мы имеем несколько теорий струн именно потому, что одна теория даёт математические методы для задач, нерешаемых в рамках другой теории, и наоборот, это описано в книге "Элегантная Вселенная".

Не только фотоны создают гравитационное поле, но и гравитоны. Так что добавляем их в гравитационное поле. А значит, гравитационное поле меняется, что порождает новые гравитоны…

Эта нелинейность гравитации учитывается в уравнения ОТО: Кривизна пространства обладает энергией, а потому сама порождает кривизну. Разумеется, это учитывается и при всех расчетах слияний ЧД. Для этого не нужно квантование, это работает и для классического поля.

В частности, теории струн

Я бы предложил не добавлять в обсуждение еще и теорию струн, там и так все плохо:)

Кривизна пространства обладает энергией, а потому сама порождает кривизну
Это, понятно, учитывается. А как насчёт того, что изменение кривизны пространства порождает кривизну?

Разумеется учитывает, в этом вся сложность уравнений ОТО, что нужно решать динамику нелинейных дифференциальных уравнений.

Квантовая механика.
Будет актуальна только в сингулярности
Тоже нет уверенности. И даже если так, то сингулярность может иметь вполне ощутимые «размеры».

Все вне сингулярности отлично описывается квантовой механикой и ОТО - они входят в противоречие только на очень малых масштабах и/или больших энергиях.

Если мы живём внутри ЧД, то это должна быть необычная ЧД, какой-то другой размерности. Потому что внутри обычной ЧД (четыре измерения: два обычных пространственных, одно радиальное пространственное соответствующее собственному времени падающего наблюдателя, одно временное которое непонятно как вообразить) мы должны были бы видеть черноту в направлении сингулярности.

Зависит от размера ЧД. Возможно, сингулярность находится за горизонтом событий для нас (ака размером наблюдаемой Вселенной).

В обычной ЧД смотреть в сторону сингулярности всё равно что смотреть в сторону будущего. Независимо от расстояния до сингулярности, мы увидим черноту во всю полусферу, находясь у горизонта событий. В книге "Космические рубежи теории относительности" есть иллюстрации (рис. 8.15).

А за горизонтом (внутри ЧД), даже в рамках ОТО, начинаются "драконы и единороги". Мы в принципе не можем увидеть ничего в полусфере в направлении сингулярности. Даже свою собственную руку. Вообще, передача сигналов в половину направлений на сфере становится невозможной. Практически никакое электронное устройство, не говоря уже об известных нам живых организмах, не смогут функционировать в таких условиях. Или в этих рассуждениях есть ошибка?

Независимо от расстояния до сингулярности, мы увидим черноту во всю полусферу, находясь у горизонта событий.

Нет, почему. В целом мы бы видели примерно ту же картину, что видим сейчас. Только должна наблюдаться некоторая анизотропия в направлении, но, возможно, мы этого просто не научились различать еще. Это целое направление в космологии.

А за горизонтом (внутри ЧД), даже в рамках ОТО, начинаются "драконы и единороги".

Я не понимаю, откуда это все берут. В рамках ОТО за горизонтом ровно то же, что до.

Мы в принципе не можем увидеть ничего в полусфере в направлении сингулярности.

Не знаю, откуда этот вывод. Вы не можете выйти за пределы горизонта событий, но это не значит, что вы не можете путешествовать в сторону от сингулярности. Пример: вы можете подпрыгнуть в сторону от Земли, но вас при этом притянет обратно. Тут ровно так же. Первая космическая для выхода из ЧД больше скорости света, но внутри ЧД вы можете двигаться в любом направлении. Но вы не можете выйти на стабильную орбиту внутри горизонта.

Это интересный взгляд, что мы в ЧД. Тогда, действительно, и расширение пространства можно объяснить приливными силами. Но это должна быть ЧД с совсем другими свойствами, чем обычная.

Что неправильно в схеме https://royallib.com/read/kaufman_uilyam/kosmicheskie_rubegi_teorii_otnositelnosti.html#450560 на рис. 8.15?

Рис. 8.14
Рис. 8.15

Чернота даже больше, чем полусфера. Соответственно, никакая двухсторонняя связь в принципе невозможна.

Но это должна быть ЧД с совсем другими свойствами, чем обычная.

Почему? ровно обычная ЧД, просто очень большая.

Что неправильно в схеме

Она не предполагает наличие источников внутри ЧД. Еще раз повторю: внутри горизонта свет не может вылететь наружу или быть на стабильной орбите, но он вполне может перемещаться в любом направлении. Ровно как вы можете перемещаться по Земле и даже удаляться от ее центра, но не можете набрать достаточную скорость для выхода на орбиту (без использования ракет).

Соответственно, никакая двухсторонняя связь в принципе невозможна.

Двусторонняя связь между "внутри" и "снаружи" ЧД невозможна. Но если и передатчик, и приемник находятся внутри - вполне возможно.

Действительно, что-то зафантазировался.
Будет красное смещение в направлении сингулярности, и фиолетовое в противоположном направлении.

При этом, если ЧД достаточно велика, это смещение может быть незаметно в обычной жизни.

На схеме показано, когда наблюдатель "зависает" над чёрной дырой (включая двигатели), так что это не наш случай.

Двусторонняя связь между "внутри" и "снаружи" ЧД невозможна.

Вот это и непонятно. Если нельзя выйти за пределы области радиуса Шварцшильда, то почему можно выйти за пределы области меньшего радиуса, где гравитация ещё сильнее?

Если нельзя передать информацию с точки 0,99 Rs на 1,01 Rs (а иначе просто зависаем над горизонтом событий, собираем информацию и передаём наружу), то её нельзя передать и с 0,59 Rs на 0,61 Rs и вообще в точки с бОльшим значением радиальной координаты, а тогда мы не увидим своего же носа (ведь мы движемся медленнее света).

Кажется, примерно понял. Передать информацию в сторону увеличения радиальной координаты можно (и соответственно свой нос падающий наблюдатель увидит), но... за "бесконечное" время относительно внешнего наблюдателя.

По ОТО это время буквально бесконечное, но в связи с испарением горизонт событий уменьшится, вот тогда-то сигнал и проявится.

В математике бесконечностей интуиция может и подвести, но навскидку возникает вопрос.

Падение от горизонта событий к сингулярности происходит за конечное собственное время (порядка радиуса Шварцшильца, то есть это вполне может быть, скажем, обычная 1 минута), для внешнего наблюдателя те же события происходят за бесконечное время.

Испарение ЧД для внешнего наблюдателя происходит ну допустим за 10^100 лет или и того меньше.

То есть быстрее, чем эта самая сингулярность вообще сможет образоваться.

Тогда сингулярностей нет сейчас (это даже по ОТО) и не будет никогда?

Падающий наблюдатель никогда не почувствует себя внутри ЧД. Даже если он изначально там оказался, то время для него остановится и он очнётся уже тогда, когда соприкоснётся со сферой горизонта событий. Периоды расширения горизонта событий также будут для него незаметны (мгновенны). То есть всегда при наличии достаточного (конечного) кол-ва энергии будет возможность уйти, которая реализуется, с точки зрения удалённого наблюдателя, вместе с таянием ЧД.

Излучение Хокинга не несёт информацию (кроме статистической). Информация остаётся с объектами, которые покинут ЧД, хотя и не скоро.

Остаётся вопрос, в каком состоянии объект покинет ЧД.

Есть мнение, что излучение Хокинга всё сожжёт, но этому есть убедительное опровержение https://habr.com/ru/post/411867/.

Опасность представляют другие объекты из ЧД (куски нейтронных звёзд и другое всякое разное), ведь они не рухнули в сингулярность, а вполне себе «живут» по всей ЧД и даже вокруг неё (раз уж ЧД уменьшается).

В общем, путешествие в будущее на ЧД видится делом техники. Берём сверхмассивную ЧД, чтобы не разорвало и чтобы было время (минута, час или даже пару дней) насладиться путешествием.

Но в будущем, когда мы прибудем, крайне холодно и пусто, так что заранее придётся взять с собой запасы, пополнять будет негде. Хотя… всё из базы, то есть из ЧД, в нашем полном распоряжении.

Главное, не забыть взять с собой побольше запутанных квантов, чтобы было во что поиграть с теми, кто остались дома.

На самом деле, предыдущее сообщение это научная фантастика.

Принципиально то да, информация как попала в ЧД, так и вернётся. Но есть нюанс.

Для обычного «космонавта в скафандре», попавшего в ЧД, всё по-прежнему так, как мы и привыкли думать. Он ничего не замечает (кроме оптических эффектов на небе), затем спагеттизация (он ведь попадает на горизонт событий всё меньшей и меньшей ЧД и приливной эффект возрастает) и… Всё. Оттого, что сингулярности нет и не будет, отнюдь не легче.

Так что, если задача всего лишь в том, чтобы сохранить информацию, то можно не беспокоиться. Но, если хочется сохранить структуру, придётся выбираться и желательно как можно раньше.

Есть сверхмассивные ЧД с ускорением порядка 100g на горизонте событий (в малых ЧД ускорение ещё больше, обратно пропорционально радиусу). Многовато, но ладно, у нас «Кибериада». К такой ЧД можно подобраться на некоторое расстояние, включив двигатели, и тем отправиться на столетия в будущее за небольшое собственное время. Вопрос более интересный, что будет, если подобраться к горизонту событий, аккуратно зависнув, совсем близко (но так, чтобы учесть его будущий рост и не влипнуть), хватит ли тогда мощности двигателя в 100g, чтобы удержаться на месте?

Остаётся вопрос, в каком состоянии объект покинет ЧД.

Объект никогда не покинет ЧД. Единственное, что может покинуть ЧД - это тепловое излучение. Объект покинет ЧД в виде теплового излучения.

Объект покинет ЧД в виде теплового излучения.

Полагаю, это не точно (не хватает понимания математики ЧД даже на уровне ОТО). Ведь если так, то нам придётся смотреть в сторону объективной редукции, которую предрекает Роджер Пенроуз (описана, например, в книге "Путь к реальности").

Я не очень понял, к чему тут объективная редукция.

По остальному скажем так: мы не знаем, что происходит при связи квантовой физики и ОТО, особенно в режимах ЧД. Поэтому я предпочитаю пока оперировать современным пониманием ОТО и квантовой физики, даже если оно приводит к парадоксам, типа парадокса потери информации в ЧД. Это проблема, ее надо решать, но пока мы не знаем, как, я стараюсь придерживаться общепринятых понятий. Например, что объект никогда не покидает ЧД.

Потеря информации в каких-либо физических процессах (в нашем случае, в ЧД), означает, что со временем уменьшается объём фазового пространства. А это не вяжется с понятием волновой функции Вселенной, с красотой многомировой интерпретации КМ. Объективная редукция при том, что также предполагает изменение фазового пространства со временем, но в сторону увеличения.

Имеем два варианта: либо объём фазового пространства во Вселенной постоянен во времени, либо нет. Пока нет веских, очень веских, доводов за второе, я предпочитаю :-) исходить из первого. Тогда появляется возможность представлять Вселенную как нечто вневременнОе.

Энтропия — сложное понятие, его редко толком объясняют. Недавно я наткнулся на определение «Количественная мера незнания состояния наблюдаемой системы есть её энтропия», которое многое проясняет. Энтропия определена относительно наблюдателя.

Чёрные дыры не меняют объём фазового пространства, как и не меняет его процесс смешивания двух газов при убирании разделяющей их перегородки. Наблюдатель может поставить видеокамеру и отслеживать движение каждой молекулы, чем сведёт энтропию наблюдаемой им системы практически к нулю, вне зависимости от степени перемешанности (при этом для стороннего наблюдателя, не знающего про камеры, энтропия будет иная). Нечто подобное должно существовать и для чёрных дыр. Разумеется, эта возможность скорее теоретическая: помимо ~10^100 лет, наблюдателю понадобится источник невообразимого кол-ва низкоэнтропийной энергии, чтобы соблюдался второй закон термодинамики в системе наблюдатель+ЧД+источник. Но вопрос не в том, будет ли кем-то восстановлена вся ЧД, достаточно понимания принципиальной возможности восстановить хотя бы несколько бит.

Про горизонт событий ЧД говорят, что он определяется «телеологическим образом», то есть зависит от того, сколько вещества упадёт в итоге в ЧД… Не понимаю, как это согласуется с испарением ЧД.

Время достижения частицей горизонта событий (относительно наблюдателя вне ЧД) конечное только потому, что горизонт событий рано или поздно расширится, благодаря этой самой частице, так? Но что, если испарение произойдёт быстрее, чем расширится горизонт, тогда каким образом частица сможет его достичь?

Энтропия определена относительно наблюдателя.

Есть разные определения энтропии в разных случаях. Можно определить и так, это будет энтропия фон Нейманна.

Наблюдатель может поставить видеокамеру и отслеживать движение каждой молекулы, чем сведёт энтропию наблюдаемой им системы практически к нулю

Нет, так не получится. Вы не можете знать точное состояние квантовой системы при наличии постоянной связи с окружением.

достаточно понимания принципиальной возможности восстановить хотя бы несколько бит.

Насколько я понимаю, нет такой возможности.

Про горизонт событий ЧД говорят, что он определяется «телеологическим образом», то есть зависит от того, сколько вещества упадёт в итоге в ЧД. Не понимаю, как это согласуется с испарением ЧД.

Не очень понимаю этого, я такого не видел. Горизонт определяется очень конкретно - для наблюдателя в настоящий момент полной энергией под горизонтом. Тут нет никакой "телеологичности". Испарение, конечно, учитывается при этом.

Время достижения частицей горизонта событий (относительно наблюдателя вне ЧД) конечное только потому, что горизонт событий рано или поздно расширится, благодаря этой самой частице, так?

Но что, если испарение произойдёт быстрее, чем расширится горизонт, тогда каким образом частица сможет его достичь?

Ну такое можно представить, тогда она его не достигнет.

Нет, так не получится. Вы не можете знать точное состояние квантовой системы при наличии постоянной связи с окружением.

А если газ состоит из тяжёлых молекул, и смотрим на него в длинных волнах? Действительно, мы не сведём энтропию к нулю, но сильно её уменьшим.

( хотя интересный вопрос, будет ли газ, за каждой молекулой которого ведётся наблюдение, макроскопически отличаться от обычного газа )

Точное состояние квантовой системы мы в общем случае узнать не можем. Зато можем создать квантовую систему с заданными свойствами, максимально изолировав её от окружения, и тогда, если правильно понимаю, получим почти не возрастающую со временем энтропию. Даже если эта квантовая система схлопнется в ЧД, это будет наша ЧД с низкой энтропией (особенно в условиях пустоты через 10^100 лет).

Ну такое можно представить, тогда она его не достигнет.

Запускаем сигнал в испаряющуюся чёрную дыру и... ловим его с другой стороны ЧД после её испарения. А можно пойти ещё дальше и, наверное, получить то же самое с ЧД, которая пока ещё не испаряется: https://habr.com/ru/news/t/522288/#comment_23668316.

А если газ состоит из тяжёлых молекул, и смотрим на него в длинных волнах? Действительно, мы не сведём энтропию к нулю, но сильно её уменьшим.

В некотором смысле, да. Но это нормально, это во всей квантовой механике так с состояниями.

( хотя интересный вопрос, будет ли газ, за каждой молекулой которого ведётся наблюдение, макроскопически отличаться от обычного газа )

Нет, не будет по идее, если вы не добавляете дополнительного излучения, а просто смотрите за испускаемым светом.

Зато можем создать квантовую систему с заданными свойствами, максимально изолировав её от окружения, и тогда, если правильно понимаю, получим почти не возрастающую со временем энтропию.

Верно, но тут дело не в наблюдении, а в изоляции.

. Даже если эта квантовая система схлопнется в ЧД, это будет наша ЧД с низкой энтропией (особенно в условиях пустоты через 10^100 лет).

По идее, нет, энтропия ЧД будут ровно такой же, как и у любой другой ЧД с той же массой.

Запускаем сигнал в испаряющуюся чёрную дыру и... ловим его с другой стороны ЧД после её испарения

Ну да, а что такого?

А можно пойти ещё дальше и, наверное, получить то же самое с ЧД, которая пока ещё не испаряется

Все ЧД испаряются

По идее, нет, энтропия ЧД будут ровно такой же, как и у любой другой ЧД с той же массой.

Мы знаем состояние квантовой системы до схлопывания в ЧД. В предположении изоляции ЧД от окружения, мы знаем её квантовое состояние и после коллапса.

Все ЧД испаряются

"которая пока ещё не испаряется" --> "горизонт событий которой пока не уменьшается"

Не знаем, на самом деле. Потому что мы знаем состояние только определенных степеней свободы, и уж точно не в курсе про гравитацию. Более того, мы даже толком не понимаем, как гравитация будет работать для подобной (квантовой) системы. Так что это предположение об изоляции само себе не очень работает.

Не знаем, на самом деле. Потому что мы знаем состояние только определенных степеней свободы, и уж точно не в курсе про гравитацию. Более того, мы даже толком не понимаем, как гравитация будет работать для подобной (квантовой) системы.

Мы ведь говорим о принципиальных возможностях.

Даже не зная состояние системы в полной мере, достаточно и частичного знания, чтобы энтропия была хоть сколько-то меньше обычной.

От квантовой гравитации требуются лишь два свойства:

  1. Сохранение унитарности волновой функции в замкнутой системе.

  2. Принципиальная познаваемость (не уверен, что это обязательное требование, во всяком случае, вполне допускается невычислимость).

Даже не зная состояние системы в полной мере, достаточно и частичного знания, чтобы энтропия была хоть сколько-то меньше обычной.

Я не очень понимаю вас. Но я и не вижу особого смысла в обсуждении энтропии абстрактно - у каждого свое определение. Если вы считаете энтропию ЧД, например, как она обычно считается в термодинамике, то вам нужно оставаться с этим определением энтропии и в вашем примере. Если вы считаете энтропию как меру знания о системе, то вам нужно как-то ее посчитать для "обычной" ЧД (мы не знаем, как, т.к. не в курсе, как работают кванты для квантовых состояний).

От квантовой гравитации требуются лишь два свойства:

  1. Сохранение унитарности волновой функции в замкнутой системе.

Не обязательно тоже. Но я не понял, как это связано с моим утверждением. Мое утверждение в том, что: 1) вы не можете изолировать гравитацию и 2) мы не знаем, как считать (и тем более измерять) гравитацию для квантовой системы, поэтому посчитать полное состояние не можете.

Но я и не вижу особого смысла в обсуждении энтропии абстрактно — у каждого свое определение.
Энтропия фон Неймана, она самая ясная и не изменяется при унитарных преобразованиях, что позволяет рассматривать квантовую систему как вневременную сущность.

Да, чтобы узнать конкретное состояние в заданный момент времени, нам требуется произвести вычисления. Но такую «практическую энтропию» можно приписать и другим вневременным сущностям. Например, цифры числа π в десятичной записи, или Множество Мандельброта. Сколько нужно вычислений, чтобы определить, принадлежит ли заданная точка этому множеству? Возможно, бесконечность, в общем случае. Но мы знаем, что для заданного параметра c ответ однозначен.
Даже не задавая и не измеряя гравитацию, другие заданные параметры уже отсекают часть конфигурационного пространства, то есть понижают энтропию фон Неймана.
Чтобы энтропия фон Неймана у нашей ЧД была меньше, чем у типичной ЧД той же массы, считать не обязательно.

Чтобы энтропия фон Неймана у нашей ЧД была меньше, чем у типичной ЧД той же массы, считать не обязательно.

Но вы не можете определить энтропию фон Неймана для "типичной ЧД", т.к. она определяется всегда относительно наблюдателя. У всех объектов она будет разная.

Но вы не можете определить энтропию фон Неймана для «типичной ЧД», т.к. она определяется всегда относительно наблюдателя. У всех объектов она будет разная.
И то правда.

Есть разные определения энтропии в разных случаях. Можно определить и так, это будет энтропия фон Нейманна.

Благодарю.

Нашёл ещё объяснение энтропии фон Нейманна на http://nuclphys.sinp.msu.ru/dm/ (курс "Матрица плотности", часть 7).

Даже если он изначально там оказался, то время для него остановится и он очнётся уже тогда, когда соприкоснётся со сферой горизонта событий.

Нет, время для него будет идти как обычно, он пересечет горизонт, даже этого не заметив (если его не разорвет приливными силами).

Информация остаётся с объектами, которые покинут ЧД, хотя и не скоро.

По идее, объекты никогда не покинут ЧД, т.к. это может произойти только через излучение Хокинга, которое тепловое.

Падение от горизонта событий к сингулярности происходит за конечное собственное время (порядка радиуса Шварцшильца, то есть это вполне может быть, скажем, обычная 1 минута), для внешнего наблюдателя те же события происходят за бесконечное время.

Вообще говоря, не за бесконечное, как я писал выше - если падающий объект имеет массу. Но вообще да.

Тогда сингулярностей нет сейчас (это даже по ОТО) и не будет никогда?

Сингулярность - это вообще точка во времени, а не в пространстве. Так что по идее с точки зрения ОТО она есть (т.к. она не включает испарение), а сточки зрения испарения - нет. Но это все сложно определить, т.к. понятия "сейчас" вообще не очень существует.

>> Падение от горизонта событий к сингулярности происходит за конечное собственное время (порядка радиуса Шварцшильца, то есть это вполне может быть, скажем, обычная 1 минута), для внешнего наблюдателя те же события происходят за бесконечное время.

Вообще говоря, не за бесконечное, как я писал выше - если падающий объект имеет массу. Но вообще да.

Это мы обсуждали время, за которое объект доходит до горизонта событий. Конечное оно именно потому, что горизонт расширяется.

А я именно про тот случай, когда горизонт сужается (испарение быстрее, чем поглощение).

"Имеет массу" собственную или массу-энергию?

Это мы обсуждали время, за которое объект доходит до горизонта событий.

Ааа, точно, я неправильно прочитал, пардон. Но для внешнего наблюдателя этого вообще не происходит - он этого никогда не увидит.

"Имеет массу" собственную или массу-энергию?

Масса всегда = энергия в наших рассуждениях.

Относительно удаленного наблюдателя это вообще не имеет смысла все. Мы говорим относительно локального наблюдателя внутри черной дыры. Вы можете жить внутри черной дыры и даже этого не замечать, в этом утверждение.

Единственный наблюдаемый эффект - наличие притяжения (градиента), но если дыра достаточно велика, вы этого можете не заметить тоже.

Горизонт событий имеет смысл для наблюдателя вне. Для наблюдателя внутри ЧД горизонта нет - т.к. это чисто формальность: энергия вокруг наблюдателя не включается в расчет горизонта.

В обоих направлениях будет красное смещение, см. комментарий.
Что там увидит путешественник, мы не можем узнать, и поэтому делать предположения об этом — нефизично.

Что на самом деле нефизично — так это считать, что описание происходящего в одной, весьма субъективно выбранной системе координат есть объективная реальность.


Всё это "недостижение горизонта" есть в большей степени артефакт не самой удачной системы координат, чем что-то реальное. И выражение "с точки зрения удалённого наблюдателя", соответственно, в очень большой степени условность. На самом деле даже удалённый наблюдатель может использовать разные системы координат, разные варианты синхронизации часов, в том числе и такие, что окажется, что путешественник давно горизонт пересёк.

Интересная мысль. Однако…
На самом деле даже удалённый наблюдатель может использовать разные системы координат, разные варианты синхронизации часов, в том числе и такие, что окажется, что путешественник давно горизонт пересёк.
Если правильно понимаю, такая система отсчёта ровно одна: движение со скоростью света ровно в направлении, совпадающем с направлением путешественника.
Торна прочитал. Книга мне не понравилась. Написал у себя отзыв, про эту дискуссию забыл, скопирую сюда для полноты.
отзыв
Кип Стивен Торн
Черные дыры и складки времени [Дерзкое наследие Эйнштейна]

Книга написана в американском стиле. Это книга не о чёрных дырах, а об истории исследований и персоналиях. Примерно 4/5 книги — это домыслы автора о мотивах исследователей на тему «он решил заняться тем-то потому-то», «гуляя по… он размышлял над ...», а также разные моменты из биографий исследователей, надёрганные тут и там. 1/5 книги — действительно материал по чёрным дырам, но выкопать его среди словесной шелухи крайне сложно, особенно в электронном варианте. Для любителей именно науч-попа, особенно с минимальным физическим образованием (хотя бы уровня сильной школы) книгу не рекомендую, утонете в словесном мусоре. Для любителей «чтения на тему», а так же для людей, совершенно не понимающих физику, но желающих получить представление и окунуться в атмосферу — подойдёт отлично.
Что делает для меня книгу абсолютно неприемлемой, так это антисоветчина.
Когда Торн рассказывает об американских, австралийских, немецких, любых исследователях — он рассказывает про них лично. Когда он говорит о советских учёных — он попутно рассказывает про кровавого тирана и ужасах советской власти. Несчастного Ландау (с которым Торн был хорошо знаком лично), оказывается, осуждали за невинную критику режима. Разумеется, изготовление и распространение листовок с призывом свергнуть существующую власть — это настолько «невинная» критика, что за неё в любом современном или былом государстве наказывали, наказывают и будут наказывать. И судьба Ландау после этой его юношеской дурости — пример как раз гуманности и способности прощать ошибки системы.
На мой взгляд, пассажи про «6 или 7 миллионов замученных крестьян» в книжке про гравитацию — это как-то совсем уже перебор.

Ну и ещё одно для меня важное — всё ещё нет ответа, а как собственно растут чёрные дыры, как вещество попадает под горизонт для внешнего наблюдателя. Не могу добиться ответа ни от людей, работающих с LIGO, ни от прочих физиков. Вроде бы никто не оспаривает ОТО, из которой следует, что падающий под горизонт наблюдатель увидит всю эволюцию Вселенной, что эквивалентно тому, что снаружи он будет падать вечно.
Ну и как тогда образуются-то ЧД? Вот звезда начала схлопываться, обрушивается к будущему горизонту, и опаньки, дальше-то как? Часть вещества до формирования горизонта уже находится внутри него, с ним вопросов нет, а остальная, обрушивающаяся, часть — как туда попадает?


ADD
MagisterAlexandr трюк с существованием внутри ЧД в том, что и наблюдатель, и источник, и кровь внутри наблюдателя, и сигналы в его мозгу — все падают по направлению к сингулярности. Только относительно наблюдателя сингулярность приближается медленее, чем луч от источника, и поэтому мы его видим. Но расстояние от фотонов до сингулярности при этом продолжает уменьшаться.

ADD
Sychuan мне казалось, что эту книгу я читал в детстве, однако вышла в 91м — я тогда как раз начинал работать уже, возможно, и пропустил. Спасибо.

Shkaff имел неосторожность высказаться в теме госуправления, теперь несколько ограничен в возможности комментировать, отвечу здесь же.
Да, идею «горизонт вздувается» я понимаю, мы действительно её наблюдаем. Что мне остаётся неясно, и я не нашёл пока что нигде научпопа, так это расчётов, насколько вздуется горизонт для пробного объекта и сколько времени пройдёт до касания данного вздутия. А так же не произойдёт ли зависания уже НАД этим вздутием. ЧД сравнимой массы — это одно, а какая-нибудь наблюдатель до столкновения со «своим» вздутием, возможно, будут висеть время, настолько превышающее время существования Вселенной, что это будет эффективной бесконечностью (ЧД испарится раньше).
Вот на эту тему хотелось бы чего-то.

что снаружи он будет падать вечно.

Это не так. Такой вывод может быть сделан только для безмассовой (без энергии) тестовой частицы нулевого размера. Любая реальная частица обладает своим гравитационным полем, и в какой-то момент при приближении к горизонту суммарная энергия ЧД и частицы приведет к расширению горизонта и поглощению частицы. Это может происходить за конечное время (в случае с ЧД - за миллисекунды).

Что мне остаётся неясно, и я не нашёл пока что нигде научпопа, так это расчётов, насколько вздуется горизонт для пробного объекта и сколько времени пройдёт до касания данного вздутия.

Думаю, это уже за пределами научпопа. Но в учебниках это все считается. Наверняка в той же Гравитации Торна-Мизнера-Уиллера есть.

А так же не произойдёт ли зависания уже НАД этим вздутием.

Не произойдет - почему бы?

ЧД сравнимой массы — это одно, а какая-нибудь наблюдатель до столкновения со «своим» вздутием, возможно, будут висеть время, настолько превышающее время существования Вселенной, что это будет эффективной бесконечностью (ЧД испарится раньше).

Да, если масса мала, падать будет долго (для внешнего наблюдателя). Может быть, и дольше времени жизни ЧД (но скорее раньше исчезнет с радаров из-за красного смещения).

Да, если масса мала, падать будет долго (для внешнего наблюдателя). Может быть, и дольше времени жизни ЧД

А значит, никогда не достигнет горизонта событий.

Дождавшись испарения ЧД, наблюдатель обнаружит, что объект, который "верняково" падал в ЧД, вновь проявился, пускай и в покоцанном виде (степень покоцанности, как и техническая возможность продержаться неподалёку от ЧД столь долго, — отдельные вопросы).

Ну да, а скорее всего в его локальном времени это все произойдет очень быстро.

Тщательнее разобравшись с темой гравитационного замедления, возникают сомнения.

en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_time_dilation

Замедление времени при движении по круговой орбите:
image
Радиус фотонной сферы 3*Rs/2, то есть при движении со скоростью света замедление бесконечно.
Кажется, здесь замедление времени можно объяснять не гравитацией, а чисто скоростью объекта, уже проще для понимания.

Замедление времени при зависании над горизонтом событий:
image
Опять-таки, замедление времени можно объяснить чисто скоростью, без привлечения трудного для понимания «гравитационного замедления». Но скорость эта отсчитывается не от удалённого наблюдателя, а от самого пространства, стягивающегося к центру ЧД (на горизонте событий это происходит ровно со скоростью света).

При таком подходе получается, что свободно падающий в ЧД наблюдатель будет синхронизирован по часам с удалённым наблюдателем.
Хотя непонятно, как такую логику (без привлечения «гравитационного замедления») применять, например, в центре Земли, где высокий гравитационный потенциал, соответственно и фактор замедления, но разве там утекает пространство?
Да нет, наверное это так не работает, определять замедление времени чисто в зависимости от ощущаемого ускорения. Иначе парадокс близнецов работал бы в другую сторону (мы на Земле постоянно ощущаем 1g, а космонавт только время от времени).
Кажется, здесь замедление времени можно объяснять не гравитацией, а чисто скоростью объекта, уже проще для понимания.

При таком подходе получается, что свободно падающий в ЧД наблюдатель будет синхронизирован по часам с удалённым наблюдателем.
Оказывается, это неверно, а гравитационное замедление времени must have. :)

Разница хода времени объективно существует при разнице гравитационных потенциалов (в отличие от релятивистского сокращения, когда 1 видит замедленного 2, а при этом 2 видит 1 также замедленным).
Это требуется для сохранения энергии.

Например, в гравитационном поле Земли тело падает с высоты из точки A (пусть начальная скорость условно нулевая, для простоты) в точку Б. При этом тело разгоняется, соответственно, получает кинетическую энергию.

В школе нам объясняют, что энергия сохраняется. Значит, если кинетическая энергия вот так сама изменяется, то для того, чтобы сумма могла сохраняться, нужен ещё хотя бы один компонент. Нам представили его как потенциальную энергию. Но если кинетическая энергия, которая равна (m-m0)*c2 (в классическом приближении m*v2/2), является как бы свойством тела, то потенциальная энергия (в грубом приближении m*g*h) это что-то… нелокальное.

А есть другой подход, в некотором роде более понятный.
Тело падает с высоты, скорость становится больше, соответственно больше и масса-энергия. Возьмём полную энергию. Было, допустим, E0=m0*c2, а стало E=m*c2. И нет никакой «потенциальной энергии».
Как же тогда закон сохранения? Посмотрим на ход времени. Пусть где-то есть расслабленный наблюдатель (не важно где, но он не включает ракетные двигатели, ни с чем не сталкивается, а гравитация вокруг него почти не меняется), смотрящий на часы тела в точке А, которые за одну секунду наблюдателя отсчитали интервал dt0, и на часы этого же тела в точке Б, которые за ту же секунду отсчитали интервал dt. И замечаем, что E>E0, а dt<dt0, но самое интересное, что E*dt=E0*dt0. Реальное физическое значение для наблюдателя (например, сила притяжения, или активность излучений) имеет не E наблюдаемого объекта, а E*dt. И оно сохраняется даже при попадании тел в область ЧД, иначе при засасывании вещества на релятивистской скорости мы бы получили ситуацию, когда масса-энергия поглощаемого ЧД вещества стремилась бы к бесконечности, в общем-то E и стремится к бесконечности, но dt стремится к нулю, в итоге E*dt остаётся неизменным.
Для свободно падающего в ЧД оба направления вдоль радиуса воспринимается замедленно, с красным смещением, так как пространство растягивается.
В том числе, замедленно будет восприниматься и звёздное небо, но только потому, что наблюдатель видит не звёзды сейчас (они уже, наверное, погасли, если наблюдатель у горизонта событий), а лучи света, прилетевшие вместе за ним.
Вот тут человек задался таким же вопросом:
У меня остался один вопрос: с точки зрения внешнего наблюдателя, падающий объект застревает где-то на горизонте событий. Однако, в результате испарения ЧД, когда-нибудь горизонт событий начнёт уменьшаться, соответственно, наблюдатель будет видеть, что падающий объект приближается к центру ЧД, пока она не испарится полностью? То есть, так никогда и не пересечёт горизонт?

Привычная нам картинка сингулярности, притягивающей всё, видится спорной. Откуда взяться сингулярности, если, например, изначально вещество было равномерно распределено по объёму и в центре гравитация наоборот должна быть нулевая (хотя не знаю, что там с давлением)? Можно сказать, что такая система (распределённость по объёму) не стабильна и стремится схлопнуться. Но за какое время? Его то у нас и нет, оно «замерзает».

P.S. С точки зрения РТГ:
чёрных дыр как физических объектов, предсказываемых в ОТО, не существует — вместо них есть стабильные звезды с экстремальным красным смещением и радиусом чуть больше радиуса Шварцшильда, которые фактически не отличимы от кандидатов в чёрные дыры (см., однако, коллапсар)

Сингулярность - это момент во времени, а не точка в пространстве. То же самое с горизонтом - это область в пространстве-времени.

Откуда взяться сингулярности, если, например, изначально вещество было равномерно распределено по объёму и в центре гравитация наоборот должна быть нулевая (хотя не знаю, что там с давлением)?

Откуда возьмется равномерно распределенное вещество? Оно же гравитирует, и сколлапсирует в ЧД, если масса выше определенного предела (собственно ровно это происходит со сверхновыми).

Но за какое время? Его то у нас и нет, оно «замерзает».

Почему же? Очень даже конечное. С точки зрения локального наблюдателя - очень быстро. С точки зрения удаленного наблюдателя - горизонт расширяется по мере коллапса, и несмотря на замедление, все равно формируется за конечное время. Мы собственно видим гравитационные волны от коллапса ЧД, которые сформировались из звезд.

То, о чем вы говорите - застывшие звезды, но это очень старая концепция, от которой отказались в середине прошлого века.

P.S. С точки зрения РТГ:

Ну РТГ все же совсем устарела.

UPD: я на самом деле не совсем точно сказал выше: с точки зрения удаленного наблюдателя, вы увидите красное смещение сигнала от материи до полного его исчезновения. Но формально для вас все вещество будет сидеть на горизонте. Но это видимость для вас.

https://en.wikipedia.org/wiki/Membrane_paradigm

С точки зрения падающего наблюдателя сингулярность находится в будущем. Но это решение для вечной ЧД, где горизонт событий не уменьшается. Тогда мы «забиваем» на вопрос, что происходит сейчас с наблюдателем, скрывшимся за горизонтом событий, так как всё равно связаться с ним никогда не сможем.

Но для испаряющихся ЧД этот вопрос из разряда «что будет, если ноль поделить на ноль» приобретает смысл.

Ну РТГ все же совсем устарела.
2006-й год… Есть конкретные опровержения в части того, что происходит за горизонтом?

Понятия "сейчас" не существует в теории относительности, т.к. у вас не существует одновременных событий. В разных системах отсчета они будут разными.

Поэтому эти рассуждения довольно бессмысленны. Вы можете только говорить о том, что вы наблюдаете в данный момент.

2006-й год… Есть конкретные опровержения в части того, что происходит за горизонтом?

С тех пор пронаблюдали гравитационные волны, которые доказали как безмассовость гравитона, так и выполнение уравнений ОТО для динамики черных дыр. Я не видел, чтобы сторонники РТГ представляли симуляции слияния их стабильных звезд, которые бы давали такие же сигналы, как мы наблюдаем.

В СТО есть плоскость «сейчас», для инерциальной системы отсчёта уж точно. В ОТО, зная начальное состояние системы «сейчас», можно вычислить состояние через секунду.

Пускаем частицу к ЧД, у неё предсказуемое состояние. Подлетает к ГС, состояние всё ещё известно… Внезапно ГС расширяется и поглощает частицу. Мы уже в растерянности: пространство-время сильно искривилось, не хотим связываться с квадратными корнями из отрицательных величин.
Спустя ~10^100 лет ЧД растаивает, пространство-время разглаживается, и, казалось бы, вычисляй, а мы всё так же растерянны. Нам продемонстрировали фокус: частица исчезла в чёрной дыре, как кролик в шляпе. И выяснять, что произошло, не смей. А я буду. :-)

Идея в том, что всегда можно описать состояние системы относительно выбранной системы отсчёта. И наличие ЧД не может в этом помешать. Да, иногда получаются не действительные значения координат (да хоть бы даже и не комплексные). В некотором смысле информация, наверное, может покинуть нашу четырёхмерную Вселенную. Но тогда просто расширяем само понятие Вселенной, так или иначе обеспечив независимость размерности фазового пространства системы от времени.

С тех пор пронаблюдали гравитационные волны, которые доказали как безмассовость гравитона, так и выполнение уравнений ОТО для динамики черных дыр.
Радует, как мы продвинулись за 15 лет.
Однако, разве доказана именно безмассовость гравитона (а не то, что он легче определённой величины)?

трюк с существованием внутри ЧД в том, что и наблюдатель, и источник, и кровь внутри наблюдателя, и сигналы в его мозгу — все падают по направлению к сингулярности. Только относительно наблюдателя сингулярность приближается медленее, чем луч от источника, и поэтому мы его видим. Но расстояние от фотонов до сингулярности при этом продолжает уменьшаться.

Сложно представить, как тело падает к сингулярности с досветовой скоростью (пускай +0,9c), испускает свет в направлении от сингулярности (-c), а результирующая скорость света получится в направлении сингулярности (+с). Хотя я понимаю, при таком сильном искривлении пространства-времени интуиция отказывает.

Можно представить так, что горизонт событий определён относительно наблюдателя. То есть, находясь внутри ЧД, наблюдатель будет видеть свою ЧД в направлении сингулярности, которая будет становиться всё ближе и меньше.

(это без учёта испарения)

То есть, с точки зрения падающего наблюдателя, само пространство в направлении "внутренней ЧД" будет сжиматься (судя по её неуклонному приближению), но с красным смещением, как при расширении.

(опять таки, если бы ЧД была вечной)

Промахнулся с ответом. Мой коммент ниже.
Я для себя составил картину, что ЧД это и есть горизонт событий. По крайней мере моя интуиция это вполне себе переваривает, другое дело, что наука, чаще всего, противоречит интуиции.
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
И кто-то упоминал, что пространство внутри формирующейся ЧД не принадлежит нашей Вселенной, так как с этим пространством принципиально нет связи. Так что это не просто схлопывание по направлению к центру звезды, а параллельное формирование пузыря другого пространства.
Белая дыра

По поводу чёрных дыр — для меня остаётся загадкой процесс формирования ЧД, так как вещество для наблюдателя должно останавливаться на границе сферы Швардшильда. Возможно, есть какой-то трюк, связанный с добавлением порции массы, что вызывает рост радиуса сферы и попаданием энергии на её границе внутрь сферы, но толком про это нигде не нашёл.

Русская википедия не даёт ответ:
Более того, удалённый наблюдатель никогда не увидит, что что-то достигнет горизонта. Вместо этого, приближаясь к дыре, скорость объекта будет бесконечно уменьшаться.

Зато если погуглить более разжёванное описание:
Согласно утверждению удаленного наблюдателя, космонавт, падающий на черную дыру, никогда не достигнет горизонта событий; он останется живым навсегда в преддверии вступления в черную дыру в состоянии замедленной жизнедеятельности, и ему потребуются многие миллиарды лет, чтобы преодолеть те несколько сантиметров, которые отделяют его от горизонта событий. Однако, согласно данным падающего наблюдателя, его часы отсчитывают время в своем обычном темпе. Поэтому он проскакивает за горизонт событий спустя весьма краткий срок, если судить по его часам.


Т.е. удалённый наблюдатель ни «никогда этого не увидит», а процесс для него будет длиться миллиарды лет.
Если бы было «никогда», то сейчас над горизонтом событий висело всё что когда-либо было поглащено.
Т.е. ракета летящая в чёрную дыру влетает туда достаточно быстро, но за счёт замедления света, она нам «натранслирует» видео своего падения на миллиарды лет, хотя уже давно будет поглощена.

PS: могу в чём-то заблуждаться. Диплом по «Моделированию вращающейся чёрной дыре Керра» защищал более 15 лет назад.
Ну согласно ОТО это принципально — не за «миллиарды лет», и не «натранслирует», а именно бесконечное время с точки зрения удалённого наблюдателя. Насколько я понимаю, физика процесса принципиально отличается для наблюдателя и для путешественника хотя бы тем, что путешественника сожжёт и размажет тонким слоем так называемый файервол, а путешественник в этом месте ничего не заметит.
что путешественника сожжёт и размажет тонким слоем так называемый файервол, а путешественник в этом месте ничего не заметит.
Не обязательно. Во-первых, файервол может и не существовать, это просто гипотеза, и у нее много-много проблем. Во-вторых, для достаточно больших черных дыр градиенты на горизонте событий могут быть очень малыми, так что путешественник буквально не почувствует пересечения горизонта.
Про файервол — проблемы кроются в той же магии непосредственного пересечения горизонта веществом. С точки зрения ОТО (как я её понимаю), этот момент находится на бесконечности, так что всё вещество накапливается тонким слоем на горизонте, имеет там «бесконечную» температуру — и это и есть файерволл, на котором всё падающее распадается на кванты.
«А путешественник в этом месте ничего не заметит.» — так сразу и написал.
Наверное, в комменте выше вы что-то другое имели ввиду:
что путешественника сожжёт и размажет тонким слоем так называемый файервол
Я отвечал на это. Но ниже вы пишете «А путешественник в этом месте ничего не заметит.» Так что из этого?

С точки зрения ОТО (как я её понимаю), этот момент находится на бесконечности, так что всё вещество накапливается тонким слоем на горизонте, имеет там «бесконечную» температуру — и это и есть файерволл, на котором всё падающее распадается на кванты.
Нет, это не про то. Файрволл — про попытку решения проблемы с потерей информации в ЧД, когда таким образом решается вопрос о том, куда девается квантовая запутанность при излучении частиц в излучении Хокинга. Идея в том, что энергия, хранимая в запутанности, выпускается в виде высокоэнергетического излучения — поэтому фаерволл. Но это только гипотеза и при этом очень проблемная.

Для наблюдателя снаружи, действительно, вся материя скапливается на границе. Но она от этого не становится более энергетичной, т.к. она также замедляется. Вообще говоря, в пределе для наблюдателя снаружи на границе все очень холодное. Поэтому падающую ракету вы будете видеть как краснеющей и теряющей в яркости, но никак не размазывающейся.

Кроме того, как я писал вам выше, для реальных тел с массой время поглощения черной дырой конечно — в какой-то момент горизонт расширится и включит в себя эту массу: мы это буквально наблюдаем в LIGO.
Т.е. ракета летящая в чёрную дыру влетает туда достаточно быстро, но за счёт замедления света, она нам «натранслирует» видео своего падения на миллиарды лет, хотя уже давно будет поглощена.

Немного не соглашусь: такое утверждение требует наличия некоторой абсолютной системы отсчета, относительно которой ракета «уже поглощена». Но в ОТО все относительно, так что мы не можем делать никаких утверждений о том, что там произошло «на самом деле». Максимум — интерполировать наше знание ОТО и наблюдения на то, как бы это наблюдалось с точки зрения ракеты. Но так да, для удаленного наблюдателя ракета замедляется.

Можно еще добавить, что из-за красного смещения мы перестанем видеть свет, доходящий от ракеты, гораздо раньше, за вполне конечное время. А еще что из-за излучения Хокинга ЧД испарится в какой-то момент, так что «бесконечного падения» в любом случае не получится. И еще что для реальных (керровских) ЧД все вообще сложнее из-за ее вращения.
эта теория приводит к образованию черных дыр

Так вот из-за кого появились чёрные дыры — из-за Эйнштейна!
феномен имеет размеры, сопоставимые с размерами Солнечной системы, но внутри этого пространства находятся около четырех миллионов солнечных масс.

Здесь, что-то не так. Или речь о размере солнца, а не солнечной системы или сравнение бессмысленно.

Размер горизонта SagA* около 0.08AU (AU=расстояние от Земли до Солнца). Размер Солнца 0.009 AU. Т.е. где-то между размером Солнца и орбитой Меркурия.
феномен имеет размеры, сопоставимые с размерами Солнечной системы, но внутри этого пространства находятся около четырех миллионов солнечных масс.

следует исправить


феномен имеет размеры, сопоставимые с размерами солнца, но внутри этого пространства находятся около четырех миллионов солнечных масс.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий

Другие новости