С тех пор, как в эксперименте LIGO впервые напрямую обнаружили гравитационные волны, испущенные сливающимися чёрными дырами, учёные возобновили свой интерес в изучении этих объектов. При помощи новых данных, новых техник и нового способа изучения Вселенной мы можем стоять на пороге целой плеяды новых открытий, ставших теперь возможными. Одно из фундаментальных свойств чёрной дыры, конечно же, состоит в том, что ничто не может покинуть горизонт событий изнутри, поскольку скорость убегания превышает скорость света. Но, возможно, это ограничение можно обойти? Читатель хочет знать, есть ли у нас способ заглянуть внутрь чёрной дыры:
Если искажение пространства-времени может повысить скорость света, возможно ли, чтобы проходящая через горизонт событий гравитационная волна дала нам способ понаблюдать за содержимым чёрной дыры, немного ускорив с?
Давайте посмотрим на физику этого процесса и выясним!
Вы наверняка слышали, что скорость света в вакууме, универсальная постоянная с, это константа. В специальной теории относительности это строгая истина. Если ваше пространство абсолютно плоское, это ограничение не обойти. Теоретически можно расставить бесконечное число неподвижных наблюдателей на одинаковых расстояниях друг от друга. Когда мимо них двигается световая волна, то количество времени, требуемое на то, чтобы каждый следующий наблюдатель увидел световой сигнал, будет одинаковым. Свету на прохождение от 1-го наблюдателя до 2-го требуется ровно столько же времени, сколько от 2-го до 3-го, от 3 до 4, от 99 до 100. Никаких разночтений, двусмысленностей, все довольны.
Но если позволить пространству-времени искривляться, то всё станет гораздо сложнее – в этом и заключается большая разница между специальной и общей теорией относительности. Если вы расставите бесконечное количество тех же самых покоящихся наблюдателей на одинаковых расстояниях друг от друга, они начнут спорить между собой. Не по поводу каких-то личных разногласий, но по поводу расхождений в их наблюдениях, касающихся значений слов «фиксированное расстояние» и «покой». Когда световой сигнал будет проходить мимо них, все они определят его скорость, равной с, как и ожидалось – но они не могут согласиться друг с другом по поводу того, что происходит в других местах, не в тех, где они стоят. Не существует общего стандарта линеек и часов, одинаково применимых ко всем наблюдателям, если позволить пространству искривляться.
Часы на вершине башни комплекса Абрадж аль-Бейт идут на несколько квадриллионных долей секунды быстрее, чем часы у её подножия из-за различий гравитационного поля.
По этой же причине, если вы разместите атомные часы у подножия здания, а другие такие же часы – на его верхушке, вы увидите, что они идут с немного разной скоростью. Это не значит, что часы неправильные – просто ненулевая кривизна пространства приводит к тому, что разные наблюдатели не соглашаются друг с другом по поводу точности измерения времени в любом месте, кроме того, где они находятся.
Когда световой сигнал проходит через участок искривлённого пространства, удалённый наблюдатель может посчитать, что сигнал движется быстрее или медленнее с, в зависимости от того, насколько искривлён участок наблюдения по сравнению с участком наблюдателя. Но двигается ли что-нибудь быстрее или медленнее с? Нет, мы просто часто не можем измерять скорость чего-либо в любом другом месте, кроме нашего местонахождения. Эйнштейн отметил это в своей книге от 1920 года, «Относительность: специальная и общая теория», где сказано, в переводе с немецкого:
Согласно общей теории относительности, закон постоянства скорости света в вакууме, представляющий одно из двух фундаментальных предположений специальной теории относительности, не может быть неограниченно достоверным. Искривление лучей света может произойти только тогда, когда скорость распространения света меняется от одного места к другому.
А что насчёт прохождения гравитационной волны? Оказывается, она будет воздействовать на всё пространство, через которое проходит. Гравитационные волны сжимают пространство в одном направлении, одновременно растягивая его в перпендикулярном, в режиме колебаний – именно этим и воспользовался эксперимент LIGO для обнаружения волн – поэтому они будут сжимать и растягивать горизонт событий чёрной дыры.
Энергия волны, проходящей внутри горизонта событий ЧД, будет поглощена чёрной дырой. Точно так же, как любой падающий в ЧД свет добавит ей массы (энергия преобразуется в массу согласно менее известной форме знаменитого уравнения Эйнштейна, m = E / c2), так же будет и с гравитационным излучением. Но непоглощённые волны могут исказить пространство, а искривлённое пространство и изменения, происходящие в нём, однозначно повлияют на время прохождения света. В гравитационных волнах частицы воспринимают время по-другому; пространство выглядит длиннее или короче, в зависимости от физики проходящих волн; формы физических объектов и нефизических геометрических конструкций искажаются.
Но это вовсе не означает, что пространство, бывшее внутри горизонта событий, может оказаться снаружи. Частица изнутри никак не сможет выбраться наружу. Ни в какой момент никто не сможет получить информацию о происходящем внутри горизонта событий, находясь снаружи него. Скорость убегания на горизонте событий так и останется равной с, и то, что вы можете назвать «изменением скорости света» для внешнего наблюдателя (неспособного измерять скорости в любом другом месте, кроме собственного), точнее можно описать, как искажение кривизны пространства.
Пространство внутри горизонта событий может расширяться и/или сжиматься при прохождении гравитационной волны, но лучшее, на что можно надеяться – это на фотон, который при прочих условиях мог бы упасть в дыру, но из-за волны смог не попасть туда. Гравитационные волны не меняют фундаментальной и неизбежной природы ЧД: ничто, что попало внутрь, не сможет выбраться.
Комментарии (111)
NeoCode
29.05.2017 21:37+3Скорей бы сделали LISA! Сколько интересного можно будет увидеть во Вселенной… Это же как если бы у человека появился еще один орган чувств…
darthmaul
30.05.2017 15:56Любопытно, а может ли такой эксперимент продемонстрировать превышение скорости света? По идее в определённый момент прохождения гравитационной волны одно из плеч должно укоротится относительно состояния покоя и луч преодолеет дистанцию быстрее, чем в состоянии покоя (когда нет грав. волны), так ведь?
AndrewRo
30.05.2017 16:04Луч-то будет идти с той же скоростью, это дистанция изменится.
darthmaul
30.05.2017 16:06Я понимаю, интересует «практическая» сторона вопроса. Или же грав. волны лишь «растягивают» пространство, увеличивая расстояния между точками.
zookko
30.05.2017 19:35Именно. Никаких сверхсветовых движений не будет.
erwins22
30.05.2017 19:49ой ли?
вращающаяся ЧД, летим вокруг по определенной траектории и попадаем в прошлое…
ну или червоточина или пузырь Алькубьерре?
есть ограничение самой ОТО в силу "линейности" (берутся первые производные) приводящие к локальному ограничению скорости — скоростью света, локальному = непосредственно рядом, то есть чуть дальше и все как в страшном сне или сказке.
darthmaul
30.05.2017 20:24пузырь Алькубьерре
это всё интересные концепты, но многие учёные сомневаются в их реалистичности. Что интересно — возможно ли наблюдать сокращение расстояния между двумя точками?erwins22
30.05.2017 20:31да. Как определяют колебание пространства времени? то сокращение, то растяжение.
BigBeaver
31.05.2017 09:02В указанных примерах не возникает сверхсветовых движений.
darthmaul
31.05.2017 11:38Движение быстрее скорости света невозможно. Наблюдается ли сокращение расстояний между двумя точками?
BigBeaver
31.05.2017 11:59На этом основано детектирование гравитационных волн.
Таким образом, либо «однозначно да», либо вы можете высказать критику авторам этих экспериментов.darthmaul
31.05.2017 19:34Если предположить, что грав. волна может только увеличивать расстояние, но никак не сокращать между двумя точками, то эксперимент LIGO всё так же может их регистрировать. Я читал их публикации, но там говорят о сдвиге длины волны (в обе «стороны»), а не о абсолютном расстоянии между двумя точками. Увы, физику призабыл и на уровне формул всего не всё там понимаю, не могли бы Вы дать ссылочку на статью, где это объясняют, или так, на пальцах объяснить? Я вот чего не понимаю: в том же LIGO хотя бы один фотон пролетел плечо интеферометра за время, меньшее, чем длина\С. Да, в системе отсчёта интерферометра (да и Земли в целом) расстояние сократилось, а фотон летел со скоростью С как и всегда, но с точки зрения наблюдателя, находящегося условно бесконечно далеко как от Земли так и от источника гравитационных волн имело место сверхсветовое движение и все связанные с ним парадоксы.
BigBeaver
31.05.2017 19:39Действительно, я об этом не подумал. Тогда мой ответ «не знаю». Но если пузырь Алькубьерре теоретически возможен, то и сокращение пространства тоже. Практически — хз.
darthmaul
31.05.2017 20:05Это и интересно. Пузырю Алькубьерре нужна «магия» в виде отрицательной энергии, но если же эксперименты с LIGO и подобными покажут возможность сокращения расстояний, то станет ясно что этот пузырь или подобные принципы движения возможны.
Shkaff
31.05.2017 20:20Я не очень понял, как это приводит к парадоксам, но: формально, меняется метрика, что выражается в "сокращении длины" вполне себе, ровно в той же мере, что в "растяжении".
AndrewRo
01.06.2017 01:07Это очень интересный вопрос. Предположим, у нас есть луч света, идущий из точки А. Если мы нарисуем световой конус для А, луч будет идти точно по поверхности этого конуса. Теперь мы сжимаем пространство: угол при вершине конуса уменьшается, стенки конуса сжимаются. Но угол распространения луча света не меняется! А это значит, что луч света вышел из светового конуса. Даже если потом пространство растянулось к исходному размеру — луч света не вернётся обратно в конус.
Да, формально скорость света мы не превышали, луч в каждый момент времени двигался ровно со скоростью c относительно окружающего пространства. Но это всё равно может нарушить причинность, как именно — описано вот в этой статье:
https://habrahabr.ru/post/169347/ эксперимент №5.
Было бы очень интересно услышать объяснение этой ситуации.
Shkaff
01.06.2017 10:31Давайте немного определимся в терминах, а то я все равно не очень понимаю пока, откуда там сверхсветовое.
Гравитационные волны изменяют метрику кривизны пространства-времени в плоскости ортогональной вектору распространения волн. Изменение кривизны приводит к изменению определения расстояния между зеркалами LIGO, что приводит к изменению интерференционной картинки. Ровно тот же эффект будет если просто подействовать силой на одно из зеркал. И я не вижу, в какой момент тут возникает выход за световой конус.
AndrewRo
03.06.2017 14:39Давайте рассмотрим упрощённый случай. До альфы Центавра 4.2 световых года. Предположим, мы каким-то образом умудрились сжать пространство в два раза. Запускаем луч света с Земли. Он доходит до альфы Центавра за 2.1 года. В этот момент разжимаем пространство обратно. В результате имеем: луч света находится в 4.2 световых годах от Земли спустя 2.1 года. С точки зрения наблюдателя вне сжатого пространства мы видим, что луч света идёт со скоростью 2c. Нарушает ли это причинность?
Shkaff
03.06.2017 14:43Это да, но вот сжатие пространства распространяется тоже со скоростью света.
saboteur_kiev
04.06.2017 01:12IMHO Не факт.
Сжатие/расширение пространства идет несколько «вне» скорости света.darthmaul
04.06.2017 01:36Ну гравитационная волна двигается с досветовой или световой скоростью, это точно. Да, «хитрая» конфигурация как в пузыре Алькубьерре могла бы превысить скорость света, но её не создать без отрицательной энергии. А существование последней под вопросом.
Shkaff
04.06.2017 14:18Я понимаю, о чем вы: типа ГВ волна бесконечной амплитуды, распространяясь на скорости света, будет сжимать пространство в плоскости, ортогональной направлению распространения, быстрее скорости света.
Можно забыть про то, что ГВ это по определению возмущение малой амплитуды, взять выражение для амплитуды ГВ:
взять производную по времени и увидеть, что устремить ее к бесконечности (например) никак не удастся, разве что с бесконечными массами… Но там другие проблемы будут:)
И вдобавок, если волна будет растягивать пространство с большой скоростью, на нее начнут влиять все те же эффекты ОТО.
AndrewRo
05.06.2017 23:57Хорошо, пусть гравитационная волна шла навстречу лучу света. Результат тот же самый.
Shkaff
06.06.2017 07:26Если гравитационная волна шла навстречу лучу света, то вообще эффекта не будет, тк ГВ — поперечная волна, сжимает и растягивает пространство в плоскости, ортогональной направлению распространения.
AndrewRo
06.06.2017 14:44Да, я перепутал. Наоборот: гравитационная волна идёт поперёк направлению луча, и её полупериод равен времени распространения луча, в моём примере это 2.1 года.
Shkaff
06.06.2017 14:55+1Ну смотрите, я так думаю: не вдаваясь в ГВ, для синусоиды скорость поперечного движения (роста амплитуды) равна произведению амплитуды на частоту. Примерно то же для ГВ (см выше). Чтобы скорость роста амплитуды (сжатия) была быстрее скорости света (или бесконечна в пределе), нужна либо бесконечная амплитуда (тогда приближение ГВ не работает, да и источников не бывает), либо бесконечная частота (таких источников не бывает). Во всех остальных случаях скорость сжатия/растяжения будет меньше скорости света, а при приближении к начнет работать ОТО, и все будет нормально с причинностью.
black_semargl
08.06.2017 17:36+1Нарушение причинности будет, только если мы вернёмся в какую-либо точку раньше чем из неё улетели. А этого не будет.
Упрощённо говоря, угол в основании конуса причинности может быть произвольный, от 0+ до 90- — и это никого не затронет.
В случае гравволн — мы будем иметь не ровный конус а волнистый, и всё.
erwins22
31.05.2017 12:31Что такое сверхсветовое движение? давайте перейдем к определению.
BigBeaver
31.05.2017 12:33v>c
erwins22
31.05.2017 12:45В окрестности какого размера?
Мы берем кратчайший путь?
Учет путешествия во времени?BigBeaver
31.05.2017 12:58Берем интеграл по траектроии в 4-мерном пространстве-времени.
Учет путешествия во времени?
Нет, до тех пор, пока они не доказаны. Если вы про решение Керра-Ньюмана, то по-моему, вывод об использовании его для путешествий в привычном смысле является ошибкой интерпретации. Впрочем, на данный момент я не достаточно хорош чтобы достаточно детально это обсуждать.
Shkaff
30.05.2017 16:36У нас уже есть один — LIGO;) LISA все же будет чувствительна к достаточно низким частотам, где можно наблюдать слияния галактик и прочие масштабные штуковины. LIGO больше по звездам и черным дырам...
NeoCode
31.05.2017 13:10Там нужен еще один интерферометр для триангуляции. Чтобы все вместе стало камерой в один гравитационный пиксель:)
А LISA… было бы интересно в будущем развернуть целую сеть таких аппаратов, чтобы буквально видеть гравитацию Вселенной. Возможно и тайны темной материи раскроются, и еще чего нибудь о чем мы сейчас даже представления не имеем…Shkaff
31.05.2017 14:04Так AdvancedVIRGO со дня на день запустят в Италии, а там и LIGO India на подходе через пару лет:)
LISA круто, конечно, но все равно жутко сложно… Даже с успехом LISA Pathfinder слабо верится, что заработает...
AndrewRo
29.05.2017 22:13Всегда был интересен такой вопрос: можно ли получить информацию из ЧД путём измерения распределения массы внутри?
Предположим, космонавт с кирпичом в руке падает в ЧД, переходит горизонт событий, производит некоторое наблюдение, после чего бросает кирпич либо вправо, либо влево. В это время находящийся над точкой падения космонавта корабль производит измерение вектора силы тяжести. По логике, в момент броска вектор должен отклониться либо вправо, либо влево в зависимости от наблюдения космонавта, а значит, мы можем получить 1 бит информации о содержимом ЧД. Что не так в моей логике?zookko
29.05.2017 22:17Ну, видимо, перейдя горизонт космонавт уже никаких действий не выполнит, он погибнет в момент перехода.
AndrewRo
29.05.2017 22:22От чего? От спагеттификации? Предположим, что это бесконечно большая ЧД, следовательно, приливные силы стремятся к нулю.
lavmax
30.05.2017 02:02От того же, что делает невозможным выбраться по веревке из черной дыры. Проще говоря он дезинтегрируется, насколько я понял.
Turilion
30.05.2017 10:23Вы забываете о первопричине таких явлений.
В следствии искривления пространства-времени чем ближе к горизонты событий, тем медленнее течёт относительное «время». То есть для стороннего наблюдателя «космонавт с кирпичом» будет падать в ЧД бесконечно долго.
Не забывайте, «время» тоже весьма относительно.AndrewRo
30.05.2017 11:42Здесь же, на ГТ, кто-то писал, что это верно только в случае стационарного горизонта событий. В реальности же горизонт событий постоянно увеличивает диаметр из-за постоянного поглощения дополнительной материи. Следовательно, космонавт пересечёт его за конечное время.
Turilion
31.05.2017 11:56Вы опять мыслите категориями ньютоновской механики, считая что в ЧД можно упасть, что горизонт событий это некая незримая граница, которую можно просто так «ОП» и перешагнуть.
Но вы забываете что релятивистское время субъективно. И да, конечно падающий космонавт когда ни будь пересечет горизонт событий, по своему субъективному «времени». А по субъективному «времени» стороннего наблюдателя он его никогда не пересечёт, он будет бесконечно долго приближаться к горизонту событий и никогда его не пересечёт.
Т.к. чем ближе падающий космонавт к горизонту событий тем быстрее он «падает» в ЧД, а значит сильнее замедляется его субъективное время относительно субъективного времени стороннего наблюдателя. И так до тех пор пока скорость его «падения» не достигнет скорости света, этот самый момент и называется горизонтом событий. Для объекта достигшего этой точки (читай скорости) время перестает существовать. Другими словами его субъективное время останавливается. Так что, стороннему наблюдателю не хватит всей жизни вселенной что бы дождаться, когда же что-то упадет таки за горизонт событий.BigBeaver
31.05.2017 12:05+1По-моему, вы перемудрили. Бесконечно замедленное время фотонов никак не мешает нам наблюдать их движение. Именно благодаря относительности наблюдателю как-то пофиг на собственное время наблюдаемого. Потому мы прекрасно увидим падение, даже если для космонавта оно будет дольше, чем время жизни вселенной.
Anarions
29.05.2017 23:51В случае сверхмассивных ЧД (таких как в центрах галактик) горизонт событий можно пересечь с меньшими приливными силами чем у земли, например.
zookko
30.05.2017 00:15Переход через горизонт происходит ведь не мгновенно, переживёт ли его сознание, учитывая, что в процессе перехода часть мозга которая уже ушла за горизонт будет фактически отделена от той, которая ещё здесь, синапсы ведь не будут проходить.
BigBeaver
30.05.2017 01:02Ничего страшного, поидее, не должно произойти. Мозг не такая уж и хрупкая штука). Хотя в теории возможны интересные эффекты типа «я не чувствую такую-то часть».
vedenin1980
30.05.2017 02:02Переход через горизонт происходит ведь не мгновенно, переживёт ли его сознание, учитывая, что в процессе перехода часть мозга которая уже ушла за горизонт будет фактически отделена от той, которая ещё здесь, синапсы ведь не будут проходить.
Ничего страшного, поидее, не должно произойти. Мозг не такая уж и хрупкая штука). Хотя в теории возможны интересные эффекты типа «я не чувствую такую-то часть».Эээ, большинство теорий говорит что при падании в достаточно большую ЧД космонавт даже не заметит пересечения горизонта событий, это ведь не стена, это растяжение самого пространства-времени, то есть не будет ситуации когда он не сможет пройти на кухню, потому что та находится за горизонтом событий, в реальности локальные точки рядом с ним будут так же доступны.
На Земле каждую секунды огромное кол-во звезд уходит за горизонт событий и мы их никогда уже не сможем достичь, однако мы этого даже не замечаем, так как пространство рядом с нами остается достижимым. То же самое при падение в ЧД. Вообще есть теория что вся наша вселенная это и есть ЧД (космология ЧД), поэтому эффекты «я не чувствую такую-то часть» не возможны.
AndrewRo
29.05.2017 22:25UPD: только что понял, что центр масс системы космонавт-кирпич всё равно останется в том же месте. Но, по идее, вися над точкой сбоку от космонавта, мы всё равно сможем отличить систему кирпич справа — космонавт слева от обратной из-за того, что сила тяжести падает квадратично относительно расстояния.
citius
29.05.2017 22:36Если я правильно понимаю, относительно черной дыры понятие «висеть над точкой» не сработает.
Любая точка черной дыры с нашей стороны горизонта событий не отличается от любой другой ни по каким параметрам.AndrewRo
29.05.2017 23:39Это понятно. Не понятно, почему.
vedenin1980
30.05.2017 02:10Это понятно. Не понятно, почему.
Представьте ткань на которой лежат тяжелые шары и которые её продавливают. И один из шаров продавил ткань на столько что на поверхности осталось только дырка (сам он провалился внутрь), а стенки ткани стали вертикальные. Вылезти обратно по вертикальным стенкам не может ничего и ткань не передает колебания. Дырку те кто живет на ткани может наблюдать, однако что происходит в том шаре уже полностью недоступно, до тех пор пока не прыгнешь вниз, но тогда обратно уже никак не вернуться и весточку никак обратно не передать. Вот и получается шар отдельно, а все остальное отдельно, а по дырке можно судить лишь о очень ограниченном кол-ве параметров, но никак о том что находится в "шаре" (и вообще о том существует ли что-то внутри "шара")
rkfg
30.05.2017 09:45Всегда не нравилась эта аналогия с продавливанием ткани шарами. Другие предметы начинают скатываться к центру продавливания под действием силы тяжести Земли, но ведь мы и объясняем эту силу тяжести. Получается, гравитацию объясняют аналогией с самой собой. Я некоторое время из интереса искал, почему искривление пространства вызывает ускорение других тел, но как-то внятного ничего не обнаружил. Было бы интересно почитать про фундаментальное объяснение гравитации в популярном стиле.
BigBeaver
30.05.2017 10:12почему искривление пространства вызывает ускорение других тел
Грубо говоря, искривление пространства изменяет распределение 4-вектора скорости по компонентам. Компонента времени уменьшается (в покое в гладком пространстве она равна «с»), а другие увеличиваются.rkfg
30.05.2017 10:27+1А, точно. Это я читал уже позже, и такое объяснение пространства-времени несколько удивило своей простотой и очевидностью: всё в мире движется со скоростью света, только в разных направлениях. Если тело покоится, оно движется со скоростью света вдоль оси времени, а увеличение пространственной скорости приводит к уменьшению скорости по времени, но суммарный вектор не меняется. Это как первый закон Ньютона, только с дополнительной компонентой времени, так что пространственно-временная скорость не меняется вообще. Вроде, ничего не напутал. Отсюда, кстати, следует, что для того, чтобы попасть в прошлое (двигаться по времени со скоростью меньшей нуля), нужно иметь пространственную скорость выше скорости света, чтобы в сумме снова вышло "c", но ТО это запрещает. Почему-то в школе в таком ключе не объясняют, а ведь так все непонятные моменты хорошо укладываются в голове.
BigBeaver
30.05.2017 10:48Совершенно верно. Я бы сказал, что это единственное понятное обьяснение ТО)) Ну а в школе вообще беда — это отдельная холиварная тема.
lavmax
30.05.2017 11:45Если тело покоится, оно движется со скоростью света вдоль оси времени
И так и не так. Строго говоря нет никакой абсолютной оси времени. Тело покоится относительно другого тела и мчится через время. Но, одновременно, относительно третьего тела оно мчится в пространстве и тогда время, относительно третьего тела, замедляется. Хотя даже слово "одновременно" выше весьма условно. Добро пожаловать в СТО/ОТО :)
rkfg
30.05.2017 11:50Не-не, это понятно, я имел в виду «покоится относительно наблюдателя», конечно же. Просто крайне редко упоминается, что тела движутся вдоль оси времени со световой скоростью, для меня лично такая формулировка «щёлкает» в голове, складывая все известные факты воедино.
coturnix19
31.05.2017 07:26Искривление не пространства самого по себе, а именно пространства-времени (искривлять время без пространства кажется нельзя т.к. у времени только одно измерение), в основном, ответственно за «силу» притяжения. Искривлением пространства как раз в нашей повседневной жизни можно практически пренебречь, но вот искривлением времени нельзя т.к. его эффект получается в столько раз сильнее в сколько раз скорость света превышает единицу (в нашей обычной системе единиц), т.е. в сотни миллионов раз.
AndrewRo
30.05.2017 11:50В том-то и дело, что не отдельно. Шар по-прежнему влияет на окружающую ткань, продавливая её вокруг дырки. И, как мне кажется, он должен продавливать её неравномерно в случае, если масса в шаре распределена неравномерно.
NeoCode
29.05.2017 22:53Сила тяжести меняться не будет, ведь и космонавт и кирпич внутри ЧД. Что бы там внутри комсонавт с кирпичом не делал, снаружи никаких изменений не будет.
AndrewRo
30.05.2017 12:17Вот я их пытаюсь узнать, почему. Потому, что если заменить ЧД на просто, я не знаю, планету, такая схема будет работать. В чём разница с точки зрения распространения гравитации?
coturnix19
31.05.2017 07:54Проблема в языке, в котором настоящее время обозначает как вещи существующие вот прям здесь и сейчас, так и вещи существующие вообще, безотносительно во времени. В аглицком языке кмк похожая проблема т.к. хотя там и есть present continuous, он обычно не употребляется для обозначения «длящагося существования».
Ч.Д. не существует вот прям здесь и сейчас, ее внутренность находится в будущем относительно находящегося «вне ее» здесь и сейчас наблюдателя, т.е. нас с вами. Более того, это будущее находится за временно?й плюс-бесконечностью, т.е. наступит очень нескоро, если только вы сами не упадете в ч.д. Таким образом, сам вопрос «почему гравитация внутри ч.д. не выходит наружу» эквивалентен вопросу о том, почему мы не получаем сигналов из завтра. Ну так устроена вселенная, прошлое и будущее различаются. (а можно сказать и по-другому — получаем, только все сигналы из завтра для нас всегда выглядят как сигналы подаваемые нами для тех кто будет из завтра получать). А вот почему так — это уже другой, вполне интересный и нетривиальный вопрос на который НЯЗ пока что нету ответа, можно только догадаться что будь она макроскопически-симметрична во времени нас бы с вами не было т.к. жизнь это прямая манифестация этой асимметрии.AndrewRo
31.05.2017 11:10Хорошо, но почему тогда ЧД вообще имеет силу притяжения? И если мы закинем в ЧД кирпич, сила притяжения ЧД увеличится на силу притяжения кирпича, причём не когда-то завтра, а прямо сейчас.
coturnix19
31.05.2017 12:51я наверное некорректно выразился тут
«почему гравитация внутри ч.д. не выходит наружу»
имелась ввиду информация. гравитация и не должна куда-то выходить, она, в случае *формирующейся* чд создается той материей которая чд сформирует и в процессе в нее упадет; но это в случае формирующейся чд, в случае «вечной» чд даже не знаю, в любом случае брошенный в нее кирпич никогда до нее не долетит и с т.з. внешнего наблюдателя в нее не провалится, он асимптотически «зависнет» где-то на подходе, а сила притяжения конечно увеличится т.к. дыра+кирпич это больше чем просто «дыра» (или то что находится на ее месте, ей богу не знаю).AndrewRo
03.06.2017 14:42То есть, насколько я понял, информацию из ЧД описанным мной образом получить можно, но только через бесконечное время наблюдателя вне ЧД?
black_semargl
08.06.2017 17:39Увеличится не только масса — но и диаметр. Когда кирпич подлетит достаточно близко.
Но при этом центр масс системы ЧД+кирпич — будет неподвижен, а суммарный вектор притяжения именно к нему.
citius
29.05.2017 22:30Кипа Торна почитайте, «Интерстеллар: наука за кадром».
Там это рассматривается.
NYMEZIDE
30.05.2017 10:21Вы будете бесконечно долго ждать когда этот кирпич будет брошен космонавтом. Для космонавта время снаружи ускорится, когда он будет проходить горизон — он увидит миллионы лет снаружи, вас с прибором уже не будет.
А вы будете видеть как он падает, падает, падает, падает, падает, падает, и т.д. пройдут миллионы лет — когда вы увидите что он тупо сместился в красный диапазон и пропал. Получить 1 бит (и то не факт) раз в миллионы лет?vedenin1980
30.05.2017 10:29Не будет ни одного бита, суммарный момент импульса массы ЧД нельзя изменить изнутри ЧД по закону сохранения импульса. А посчитать распределение масс внутри ЧД тоже невозможно так как гравитационые волны не выходят за пределы ЧД. В целом, внутренности ЧД нельзя никак изучить чисто теоретически.
AndrewRo
30.05.2017 11:56А посчитать распределение масс внутри ЧД тоже невозможно так как гравитационые волны не выходят за пределы ЧД.
Вот именно этот момент и интересен. Что мешает им выйти? Почему тогда несмотря на это объекты снаружи дыры притягиваются к дыре?
AndrewRo
30.05.2017 11:53
MnogoBukv
29.05.2017 23:27Тема часов на башне не раскрыта. Идут на несколько долей секунды в какой промежуток времени быстрее? В день, год, миллион лет? А то может и не быстрее вовсе, просто подвести надо и всё.
vedenin1980
30.05.2017 01:48Тема часов на башне не раскрыта. Идут на несколько долей секунды в какой промежуток времени быстрее? В день, год, миллион лет? А то может и не быстрее вовсе, просто подвести надо и всё.
Постоянно быстрее. У спутников GPS каждый день накапливается погрешность измерений, которую приходится пересчитывать, иначе они будут давать неверные данные. То есть известно что время на спутниках и время на Земле идет по разному даже с практической точки зрения (причем не просто часы показывают разное время, а любые физические процессы идут с разной скоростью). Поэтому просто подвести и все — не сработает.
Welran
30.05.2017 04:08То есть за одну квинтильонную долю секунды часы на вершине идут на одну квадрильонную долю секунды быстрее? Зачем такие часы которые в тысячу раз спешат?
San_tit
30.05.2017 06:51Часы не спешат, это время имеет разную "скорость" в разных точках пространства
Welran
30.05.2017 10:13-1Еще раз сделайте расчет и получите что за сутки часы на башне в данном примере отсчитывают 3 года. Думаю тут не будет никаких сомнений что они спешат.
saboteur_kiev
31.05.2017 14:14+1Суть в том, что не только часы спешат. Но и костер быстрее сгорает, струна быстрее вибрирует, клетки быстрее делятся. ВСЕ химические и физические процессы происходят быстрее.
Берете откалиброванный механизм, скажем основанный не на гирях как в старых часах, и даже не на пружинках, а на распаде атомов. Переносите его на орбиту, в условия меньшей гравитации — и бац он работает медленнее, а вы, пока за ним наблюдаете в непосредственной близости этого не замечаете — смотрите — никакой разницы не видите. Перебежали назад, на поверхность — а там уже прошло больше, чем у вас. И какие часы спешат, или какие часы тормозят — зависит от мнения наблюдателя.Welran
01.06.2017 19:35Суть в том что процессы ускоряются в X раз, а не на N секунда за не указанный период времени. И я об этом пишу уже 4 сообщение. А вы упорно отвечаете на какой то совершенно другой вопрос.
MnogoBukv
30.05.2017 08:24Что значит постоянно. Быстрее — это скорость. У скорости размерность «чего-то / промежуток времени». Так что применительно к часам скорость убегания (или отставания) должна быть в виде «одна квадриллионная сек. в сутки» к примеру. И вообще, гугель ничего не подсказывает по этому кейсу с часами кроме размеров.
vedenin1980
30.05.2017 09:22А вам нужна точная скорость? А зачем? (тем более что она будет зависеть от высоты башни, уровне башни над уровнем моря и т.п.) Скажем у спутников GPS разница времени с Землей составляет сумарно 38 микросекунд в день. Если сильно хочется можно и посчитать скорость и у часов, только большого смысла не имеет.
Welran
30.05.2017 10:19То есть раз не нужна точность, скажем что часы на башне быстрее на 0.000000036 килограммов. Ведь если смысла нет, то можно указывать произвольные величины.
vedenin1980
30.05.2017 10:24Если вам нужно точное значение — берете формулы и считаете. Какие проблемы? Мне, например, хватает точного значения у спутников GPS.
Welran
01.06.2017 19:42То есть вы хотите сказать что часы на башне могут идти в X квадратных метров быстрее главное посчитать?
MnogoBukv
30.05.2017 12:01Мне не надо. Кому-то надо. Я не про это. Я про то, что во первых, не понятно, откуда автор вообще взял эту информацию. Даже на английской вики я это не увидел. Во вторых, раз уж что-то написано, то должно быть написано правильно. А то, как правильно ниже написали, давайте килограммы писать, а не секунды.
gvrax
30.05.2017 02:14+1Мне интересно: как поведут себя спутанные частицы, одна из которых будет за горизонтом событий. Сохранится ли «связь»?..
artskep
30.05.2017 09:08+3Вопрос не имеет смысла, ибо о «связи» можно говорить только наблюдая обе частицы. А тут можно очевидно наблюдать только одну…
r00tGER
30.05.2017 09:54+3По оставшейся частице все равно не сможем получить никакой полезной информации.
NeoCode
30.05.2017 12:07А вот интересно по поводу гигантских черных дыр, плотность которых может быть меньше плотности воздуха. Ведь верхнего предела размеру по идее нет… Могут ли они быть настолько огромными, чтобы внутри них начались процессы звездообразования? И, как результат, что если внутри горизнота событий такой гигантской черной дыры из находящейся там материи образуется маленькая черная дыра? Получится черная дыра в черной дыре.
AndrewRo
30.05.2017 12:13Есть теория, что вся наша вселенная — это чёрная дыра. А вообще, неизвестно, как законы физики работают внутри чёрной дыры, так что далеко не факт, что масса распределена равномерно внутри. Вероятно, она сконцентрирована в центре.
BigBeaver
30.05.2017 12:18+1Если мы говорим о сингулярности, то сам вопрос существования центра и пространства внутри остается открытым.
erwins22
30.05.2017 18:50Сингулярность есть в ОТО, но нет в Эйнштейна-Картана. именно из за этого ее относительно активно исследуют. Кстати, когда говорят, о том что наша вселенная ЧД часто подразумевают Эйнштейна-Картана и торсионное поле в качестве антигравитации.
BigBeaver
30.05.2017 19:04Честно говоря, я не очень хорош в современной космологии и за новостями не особо слежу. Потому и написал «если». Тем не менее, черные дыры (их начинку) часто связывают с сингулярностью.
Shkaff
30.05.2017 20:52А правда, какое сейчас состояние ее? Идея-то любопытная, но давно ничего не слышал про ее прогресс.
erwins22
30.05.2017 23:18+1я профан.
Вроде ставили опыты по поиску торсионного взаимодействия (спин-спинового) и есть какие то верхние ограничения на него.
Вроде торсионное постоянное поле приводит к солитонным решениям с дискретностью (с учетом лианеризаций насколько правильно не понятно, а точных решений ....)
Вроде опыту не противоречит.
coturnix19
31.05.2017 08:08Ч.Д. находится в будущем внешнего наблюдателя, причем в бесконечно далеком. Спрашивать «что находится в черной дыре» бессмысленно, корректный вопрос «что БУДЕТ находится в черной дыре?». Понятия не имею, но наверное что в нее упадет то и будет. В любом случае, получать информацию из будущего человечество еще не научилось (нарушение причинности. ага).
haryaalcar
31.05.2017 11:26Правильно ли я понимаю, что ЧД "экранирует" гравитацию? Сила притяжения в сторону ЧД равна силе притяжения в сторону ЧД, за которой находится массивная заезда?
Почему ЧД в таком случае вообще обладает гравитацией?NeoCode
31.05.2017 13:24Насколько я понимаю, ЧД также может обладать статическим электрическим и статическим магнитным полем. Если это так, то тоже интересный момент.
Shkaff
31.05.2017 14:07ЧД не экранирует гравитацию. Силы складываются, точно так же, как и с любым другим массивным объектом. В статье речь о грав-волнах — микроскопических возмущениях пространства-времени, и эти возмущения не связаны со статической гравитацией, которую мы обычно имеем ввиду говоря "притяжение".
haryaalcar
31.05.2017 15:33Продолжу дилетантский вопрос.
Согласно википедии:
Гравитацио?нные во?лны — изменения гравитационного поля, распространяющиеся подобно волнам. Излучаются движущимися массами
Если за ЧД происходит изменение массы, например движется планета, то не пропустив гравитационные волны к наблюдателю перед ЧД, таким образом не изменится гравитационное поле перед ЧД, т.е сила притяжения в сторону ЧД не изменится. И положение планеты будет скрыто.
Можно придумать ещё несколько абсурдных выводов, но содержание статьи и определение гравитационных волн вполне ведут к таковым.Shkaff
31.05.2017 15:52Изменение статического гравитационного поля не переносится гравитационными волнами. Собственно, изменение направления силы притяжения не связно с грав волнами никак. Поэтому движение планеты скрыть не получится.
Другое дело, если у вас есть источник грав волн, например, две ЧД обращающиеся друг вокруг друга, и на их пути другая ЧД. Тогда статическое искривление все равно будет задано суммой сил, а вот гравитационные волны будут экранироваться (точнее, поглощаться, дифрагировать и рассеиваться ЧД).
zookko
По-новому взглянул на детскую поговорку «Что упало — то пропало».