Comments 29
В своё время я также переводил статью о том, что никаких виртуальных частиц не существует, но от этой гипотезы пока предлагаю абстрагироваться.
Хм, непризнание существования гипотетических "виртуальных частиц" это ГИПОТЕЗА?
Существование виртуальных частиц это гипотеза. И несуществование виртуальных частиц это гипотеза. Всё на свете гипотеза, и нет в нём ничего, что можно установить раз и навсегда.
И гипотеза существования выглядит поосновательней, чем наоборот, так что какие претензии?
Если почитать современные теории, типа вычислительной Вселенной Вольфрама, разницы, собственно, между ними нет. И то, и другое — паттерны, возникающие при эволюции гиперграфа, а разве можно сказать, что паттерн «отсутствия» «виртуальнее», чем паттерн «наличия»?
В связи с этим меня дико забавляет ГОСТ 22622-77, дающий определение дырки. Вот так, выкуси, Вольфрам! У нас Вселенная подчиняется государственным стандартам, а если не подчиняется — тем хуже для Вселенной. Дадим ей статус иновселенной и привлечём к административной ответственности.
Отказ от признания существования не тождественен утверждению о несуществовании.
Этот отказ может быть сформулирован как "чё-то не убедительно" и не быть ни гипотезой, ни теорией.
Существование виртуальных частиц это гипотеза
Виртуальную частицу можно рассмотреть на примере распада нейтрона. При распаде нейтрона образуется протон и электрон. Логично что электрон не телепортируется на некоторое расстояние от нейтрона, а последовательно проходит все фазы отдаления. Соответственно в начальный момент распада нейтрона, протон и электрон формируют диполь. Этот короткоживущий диполь и есть по сути виртуальная частица. Однако этот момент невозможно зафиксировать, поскольку такой микро-диполь для внешнего наблюдателя неотличим от исходного нейтрона. И если допустить что нейтрон предпринимает постоянные попытки распасться, но этому противодействует сила притяжения зарядов, то этот процесс можно описать как рождение виртуальных диполей.
То есть виртуальная частица, это короткоживущее состояние квантовой системы, которое для внешнего наблюдателя неотличимо от исходного состояния системы. Это состояние можно вычислить, но невозможно наблюдать.
Ну нет конечно. Кварки что в протоне, что в нейтроне постоянно обмениваются виртуальными W-бозонами, которые сами по себе нестабильны, но вполне наблюдаемы на практике. В случае нейтрона виртуальный W-минус бозон может распасться на электрон и нейтрино по той причине, что энергия итогового состояния меньше энергии начального. А вот свободный протон стабилен, потому что в его случае W-плюс бозону нужно где-то взять недостающую энергию.
Вообще представление о частицах, как реальных, так и виртуальных, весьма условно. И то и то есть волновые пакеты, т.е. некие возмущения тех или иных полей. Только у реальных частиц есть необходимая для существования энергия, а у виртуальных нет, и они вынуждены жить время не большее, чем позволяет принцип неопределённости для энергии-времени ( ΔE Δt ⩾ h/2 , откуда можно найти максимальное Δt для заданного E)
Кварки что в протоне, что в нейтроне постоянно обмениваются виртуальными W-бозонами, которые сами по себе нестабильны
Почему они виртуальные? Что бы там не находилось между кварками, в качестве переносчика взаимодействия, оно реально если сами кварки реальны. И оно существует отличное от нуля время. То что оно не наблюдаемо снаружи, не означает что оно виртуально. Если протон положить на коллайдер и хорошенько стукнуть, кварки испугаются и выронят бозон. Бозон разобьется, и детекторы зафиксируют осколочный электрон.
Бозоны вроде промежуточные, а не виртуальные.
В случае нейтрона виртуальный W-минус бозон может распасться на электрон и нейтрино по той причине, что энергия итогового состояния меньше энергии начального.
А почему промежуточный диполь, который образуется при бета-распаде нейтрона, не может считаться виртуальной частицей? Все признаки есть - короткое время жизни, и энергия начального состояния больше энергии итогового. Электрон с нулевой энергией может быть сразу же захвачен обратно.
Переход d>u>W->e+v не наблюдается как последовательный процесс. Сразу результат в виде электрона.
Бозон не элементарен, потому что распадается. А раз не элементарен, значит это не частица а система. Очень тонкая граница между "виртуальной частицей" и "промежуточным состоянием системы". Но официальным физикам конечно виднее, раз уж они являются законодательной властью, и владеют кольцом.
11 февраля 2016 года главная цель проекта была достигнута: обсерватория впервые зафиксировала гравитационные волны от столкновения двух чёрных дыр с массами примерно в 30 солнечных каждая. Само это столкновение произошло в октябре 2015 года.
Это как вообще? Упомянутые чёрные дыры менее, чем в световом годе от нас находятся? Или гравитационные волны быстрее света бегут?
Может быть, всё же 11 февраля 2016 года наконец-то обработали все данные и сделали вывод о том, что наблюдалось слияние двух чёрных дыр, а не что-то ещё?
в какой степени она является классическим объектом (принципиально подобным нейтронной звезде), а в какой степени — квантовым.
Ну.. что белые карлики, что нейтронные звезды - они удерживаются от дальнейшего коллапса квантовомеханическим принципом Паули
Спасибо за статью
Керровское вращение чёрной дыры подтверждается тем, как окружающее дыру вещество затягивается в неё по спирали. Само пространство-время вокруг чёрной дыры напоминает воронку. Приближение к горизонту событий сопровождается всё более значительным доплеровским смещением звёздного света. Речь о фиолетовом смещении (наблюдаемая длина световой волны укорачивается), которое продолжается значительно дальше видимого спектра, вплоть до рентгеновского. В 2012 году NASA вывела на орбиту космический телескоп NuSTAR, охватывающий всю короткую часть рентгеновского спектра:
Здесь в статье какая-то каша. В одном абзаце перемешаны два (если не три) совершенно разных явления.
Итак, раз уж мы говорим про космический телескоп, то речь, очевидно, идет про удаленного наблюдателя. Но для внешнего наблюдателя смещение света, излученного вблизи горизонта событий (ГС), всегда будет красным. Так как фотон, чтобы улететь от ЧД, должен выбраться из гравитационной ямы, и при этом он неизбежно потеряет энергию. Фиолетовое (= синее) смещение в этом случае в принципе невозможно.
И наоборот, для наблюдателя, который стационарно находится вблизи ГС, падающий на него внешний (звездный!) свет будет иметь фиолетовое смещение. Так как фотоны будут приобретать энергию, опускаясь из бесконечности (т.е. из области более слабого поля) к горизонту событий.
Проблема, однако, в том, что "стационарный" наблюдатель вблизи ГС - это
что-то абстрактное
Во-первых, см. процитированную чуть выше статью - картинку с устойчивыми и неустойчивыми орбитами и др. А во-вторых, надо учитывать, что мы все-таки не понимаем до конца, что же на самом деле происходит внутри ЧД. Поэтому сделанное в той же статье описание процессов, протекающих внутри ЧД, я бы читал с очень большой долей скепсиса. Ведь простое добавление углового момента сразу превращает сингулярность в физически невозможный объект (какая там ответственность сейчас предусмотрена за нарушение закона сохранения углового момента)?
Реальный наблюдатель будет, скорее всего, падать в эту ЧД, двигаясь почти по тем же самым мировым линиям, что и догоняющие его фотоны. Что, в свою очередь, может очень существенно повлиять на наблюдаемую им картину мира ("вечер перестает быть томным" (с) ;-)
В общем, говоря о таком наблюдателе, выбравшем для своего созерцания столь необычное место, надо сперва конкретизировать: где именно он устроился, движется или нет, и если да - то куда (и зачем ;-). Иначе предметный разговор о том, что он увидит, вести сложно.
А еще один интересный нюанс, связанный с пересечением горизонта событий, состоит в том, что падающий в ЧД наблюдатель может этот момент вообще не заметить. Это особенно наглядно можно проиллюстрировать на примере СМЧД. Например, по современным представлениям, плотность Вселенной очень близка к критической. Что произойдет, если в некоторой ее части в силу каких-то флуктуаций плотность превысит критическую? Формально эта часть Вселенной окажется внутри ГС возникшей СМЧД. Более того, затем эта СМЧД, скорее всего, начнет расширяться, включая в себя все новые области. Так вот, что увидят наблюдатели, которые будут попадать в эту СМЧД в ходе такого процесса? Говоря языком Н.Горькавого и соавторов, речь о том моменте, когда расширяющийся ГС будет "обгонять" таких наблюдателей? Так вот, есть весьма обоснованные соображения, что в этот момент они вообще ничего нового не увидят. Мир вокруг никак не изменится.
Итого: проблема наблюдателя, находящегося вблизи горизонта событий черной дыры (или внутри нее), где только и может появиться вопрос о наличии фиолетового смещения, настолько сложна и неоднозначна, что упоминать о ней вскользь, мимоходом, да еще и не указывая четко, о каком именно наблюдателе идет речь (принципиально важный вопрос в ОТО!) - это попросту профанация, которая может только ввести в заблуждение неискушенного читателя.
На мой взгляд,
Я просил автора отредактировать формулировки, но он настаивает, что в этом нет никакой необходимости, и сам попросил меня вынести разговор в комменты к статье. Возможно, он действительно прав - что открытое обсуждение будет интереснее для читателей.
процитированный выше абзац - это пример максимально неудачного научпопа, где в одну кучу смешаны совершенно разные понятия и явления. В результате он может только запутать читателя, который пришел сюда поинтересоваться новой для себя темой.
Фиолетовое смещение и ускоренную перемотку во времени всего вокруг можно получить и далеко от ЧД, разогнавшись до околосветовой скорости. С теми же затратами энергии, что и на удержание вблизи ГС. Магия ЧД здесь только в том, что вблизи ЧД это можно проделать, не меняя расстояние до простого наблюдателя в "плоском" пространстве-времени (относительно этого наблюдателя).
Честно говоря, я не понял, каким образом конденсат Бозе-Эйнштейна связан с гипотетическим состоянием вещества внутри звёздной ЧД. Может кто пояснит? И что тогда делать со сверхмассивными ЧД, с их смешной плотностью (меньше 1 кг/л)?
Интересно, если ЧД подпитывать одними положительно заряженными ионами (ядрами водорода, к примеру), наступит ли такой момент, что свет из-за искривления пространства не будет вырываться из горизонта событий, а вот новые протоны уже не будут притягиваться, поскольку силы отталкивания превысят силы притяжения?
если ЧД подпитывать одними положительно заряженными ионами (ядрами водорода, к примеру
Отличная идея. Естественно, в природе нет такой ситуации, когда вокруг ЧД оказываются одни только протоны. Но можно построить огромный ионизатор, и затем поток протонов направлять на одну черную дыру, а поток электронов на другую. В результате получится две черные дыры заряженные противоположно. А если маленькую ЧД зарядить отрицательно, а большую положительно, то из них можно будет сконструировать чудовищных размеров атом! И проводить с ним эксперименты.
Конечно мы такое пока что сделать не можем. Но вот высокоразвитая цивилизация из предыдущего цикла развития Вселенной, такой эксперимент наверняка проводила.
Интересно, если ЧД подпитывать одними положительно заряженными ионами (ядрами водорода, к примеру), наступит ли такой момент, что свет из-за искривления пространства не будет вырываться из горизонта событий, а вот новые протоны уже не будут притягиваться, поскольку силы отталкивания превысят силы притяжения?
В википедиях пишут, что при некоторых соотношениях между зарядом (+угловым моментом) и массой решения уравнений Эйнштейна становятся специфическими: ГС исчезает. Цитата: "При превышении этого критического заряда формально решение уравнений Эйнштейна существует, но «собрать» такую чёрную дыру из внешнего заряженного вещества не получится: гравитационное притяжение не сможет компенсировать собственное электрическое отталкивание материи"
Но этот запрет (на сборку такой ЧД) лично я понимаю, как некий частный случай в сферическом вакууме. Ведь потенциально мы наверно можем "собирать" такую заряженную ЧД не в пустом пространстве, а подобрав соответствующую конфигурацию электростатических полей, которые будут "дополнительно толкать" падающее в ЧД заряженное вещество к этой ЧД. Ну и/или разогнав его до околосветовых скоростей и направив точно в направлении центра ЧД. До сингулярности, понятно, не долетит, а вот до ГС - почему нет? Особенно с учетом роста размера ЧД по мере поступления вещества. Так что лично меня эти "технологические" проблемы сборки не до конца убеждают. Хочется все-таки опираться на понятный принципиальный запрет типа законов сохранения, а не на апелляции
к недостаточно отлаженному техпроцессу
Например, я бы как-то понял, если бы мне сказали, что по мере роста заряда ЧД ее ГС отступает обратно в сторону сингулярности (т.е. радиус ЧД как бы уменьшается). То есть мы кидаем туда заряженное вещество, а оно как бы "отталкивает" ГС от себя. И что существует какая-то пусть не очень простая, но понятная (теоретикам) формула типа метрики Керра — Ньюмена, из которой этот факт алгебраически вытекает. Но ведь не говорят же... Вместо этого отсылают к принципу космической цензуры, который больше похож на философию, чем на арифметику (алгебру).
Другой вопрос - что произойдет после того, как мы эту заряженную ЧД соберем. Формально там должна получиться сингулярность без ГС. Но наглядных объяснений, как она должна выглядеть с точки зрения внешнего (удаленного) наблюдателя, я пока что для себя не нашел. На том уровне, который доступен пониманию обычного человека (не теоретика). Почему-то вот все остальные эффекты ОТО (вроде замедления времени) эти теоретики объясняют
легко и наглядно
они даже квантовый дуализм "для дураков" объяснить могут: начиная с двухщелевого эксперимента и кончая фотоэффектом, на все есть простые понятные аналогии
А вот про голую сингулярность почему-то не объясняют.
Невольно начинаешь подозревать, что они (теоретики) от нас что-то скрывают ;-)
Намного проще заниматься раскруткой ЧД, чем её подзарядом. Просто пускаем любой мусор издалека по касательной в сторону вращения, но так, чтобы он в итоге упал на ЧД. Момент импульса будет прямо пропорционален плечу (высоте выплёвывания). Опять же, никакого отталкивания на подлёте.
Уже известно очень много ЧД, вращающихся с околокритической скоростью (90% от предельной и больше). Для СМЧД M87*, которую сфоткали первой, скорость вращения превышает 0,99. Мне кажется, если более лучше искать, то можно найти и голые ЧД. Либо же найти жертв с фактором "девять девяток" и докрутить их сбросом вещества.
гравитационное притяжение не сможет компенсировать собственное электрическое отталкивание материи
Да, интересно было бы вычислить какой максимальный заряд может иметь ЧД.
И если атомы в ЧД распадаются на кварки, то не начнет ли заряженная ЧД их излучать? (положительно заряженная ЧД будет излучать кварки с положительным зарядом). Источник кварков нам бы не помешал.
Но можно построить огромный ионизатор, и затем поток протонов направлять на одну черную дыру, а поток электронов на другую. В результате получится две черные дыры заряженные противоположно. А если маленькую ЧД зарядить отрицательно, а большую положительно, то из них можно будет сконструировать чудовищных размеров атом!
Сперва подумал, что одна дыра не обязательно должна быть меньше другой по массе (можно ведь туда еще нейтронов подсыпать для симметрии). Но почти сразу сообразил, что я мыслю в неправильном направлении. По-видимому, такой "атом" будет иметь определенный "период полураспада", т.к. излучение гравитационных волн (неизбежное при орбитальном вращении) будет отъедать энергию и он вскоре схлопнется.
Но сама идея мне нравится ;-) Обе силы (электрическая и гравитационная) убывают по R^2, причем вторая дает лишь малую поправку к первой. Получается, что в первом приближении (при больших R) орбита будет почти устойчивой, так? Не может ли суперпозиция электромагнитных и гравитационных эффектов при каких-то условиях привести к тому, что излучение ГВ будет подавлено, и система станет стабильной?!
В общем, ничего не понятно, но страшно интересно ;-) Так что у меня к Вам большая просьба: когда придет время, и Вы соберетесь-таки этот эксперимент провести,
отпишитесь, пожалуйста, о результатах?
Я понял, что натурным моделированием Вы пока не планируете заниматься, но аналитические оценки и численные модели никто ведь не отменял? В первую очередь интересно: есть ли какие-то ограничения на заряд ЧД? Ведь с одной стороны, должен быть какой-то предел, когда электрические силы возобладают над гравитацией. А с другой - уже существующая классическая ЧД должна таковой оставаться независимо от ее заряда?
Или ограничения возникают в ходе "подкармливания" сильно заряженных ЧД частицами с тем же зарядом? Они же отталкиваются, что должно затормозить падающую частицу задолго до приближения к ГС? Допустим, что прицельный параметр равен нулю (т.е. частица летит точно в направлении на центр ЧД), и что мы имеем возможность ее заранее хорошо разогнать (до любых нужных нам скоростей). Всегда ли в этом случае можно гарантировать столкновение (т.е. что частица пересечет ГС)? Или же принцип неопределенности накладывает какие-то фундаментальные ограничения?
Если второе, то может лучше закидывать в заряженную ЧД не отдельные частицы, а небольшие (или лучше большие?) заряженные ЧД? По идее, по мере роста одноименных зарядов сечение взаимодействия двух заряженных ЧД должно уменьшаться. Но как быстро? При каких отношениях заряда к массе они в итоге сольются (допустим, начальная скорость известна), а при каких - нет? Не возникнет ли тут чего-то аналогичного квантованию, только на макроуровне?
P.S. Я в курсе, что один дурак может много вопросов задать. Но тем не менее, буду ОЧЕНЬ благодарен за разъяснения в тему, если вдруг кто-то здесь шарит в соответствующих формулах (и как их правильно применять в релятивистских условиях), и не поленится вразумить...
Вдогонку поправка к своему же посту:
...может лучше закидывать в заряженную ЧД не отдельные частицы, а небольшие (или лучше большие?) заряженные ЧД?
Проверил сейчас математику - увы, но этот номер не пройдет. Если исходно ограничение Керра-Ньюмена (квадрат заряда плюс квадрат отношения углового момента к массе <= квадрата массы ЧД) для каждой из двух ЧД выполнялось, то оно будет выполняться и для ЧД, получившейся после слияния. Увы, но простые решения не работают ;-)
Перевожу на более понятный язык. У нас есть проблема — информационный парадокс. Давайте предположим, что есть некое "чудо". Вот смотрите, при условии существования невиданных чудесных полей информационный парадокс легко решается!
Ну и для большей убедительно мы придумали так, чтобы чудо было заперто внутри ЧД и было недоступно для наблюдений. Поэтому не спрашивайте нас, как это проверить.
1000 лет люди были уверены что земля плоская, с той же уверенностью и сейчас верят в сингулярность, коллапс и что черные дыры почти полностью пустые
Если белый карлик -- это, условно, гигантский кристалл, сдерживаемый от коллапса давлением электронного газа, а нейтронная звезда, -- условно, гигантское атомное ядро, сдерживаемое давлением нейтронного газа, то что мешает существованию, условно, звезды-нуклона, этакого гугол-кварка, сдерживаемого от коллапса давлением глюонного газа? Да вроде бы ничего не мешает...
Вот бы посчитать радиус такого экзотического объекта -- вдруг он окажется меньше гравитационного радиуса ЧД той же массы...
Ошибочно представлять, что существует нечто беспредельно жёсткое то, что вы назвали гугол-кварком. Мы неплохо знаем уравнение состояния кварк-глюонной плазмы, и если я правильно помню, с какого-то момента её давление расти перестаёт, а гравитация с плотностью только возрастает. Разные модели дают разные коэффициенты, но в любом случае в существование предела Оппенгеймера-Волкова сомневаться не приходится.
В поисках гравастаров