Комментарии 92
Миф №7. Наблюдаемая вселенная, в которой мы живём, является одной большой чёрной дырой
Изучив строение нашей Вселенной на космологических масштабах, можно обнаружить подозрительное сходство с чёрной дырой. Эта гипотеза известна как Космология чёрной дыры.
ИМХО можно дать ссылки на статьи на habr Николая Горькавого aka @Gorkavyi
/idea
Я так понимаю, у Горькавого речь идёт о большой ЧД где-то за космологическим горизонтом, в которой наблюдаемая вселенная окажется в будущем, после чего фаза её расширения сменится фазой сжатия. Гипотеза забавная, но довольно спорная. Как минимум требует новых фактов в пользу анизотропии и положительной кривизны Вселенной.
у Горькавого речь идёт о большой ЧД где-то за космологическим горизонтом
Угу.
Гипотеза забавная, но довольно спорная.
Зато красивая. Кроме того она позволяет обойтись без Тёмной энергии (даёт другое объяснение космологической постоянной), которая пока тоже вещь в себе...
Как минимум требует новых фактов в пользу анизотропии
Ось зла (axis of evil) вроде уже прослеживается в современных наблюдениях (в частности космической обсерватории "Планк")
/zanuda
Можно ли создать чёрную дыру из тёмной материи, антиматерии или вообще не из материи?
При этом Первичные чёрные дыры сами являются канидатами на роль объектов MACHO (massive astrophysical compact halo object) Тёмной материи, а Планковские чёрные дыры aka Максимоны являются кандидатами на роль частиц Тёмной материи
/zanuda
Последнее время эта гипотеза не пользуется популярностью. Есть исследования, сильно ограничивающие вклад ПЧД в тёмную материю.
Последнее время эта гипотеза не пользуется популярностью.
Строго говоря это две разные гипотезы, вполне сосуществующие друг с другом - часть массы Темной материи может объясняться ПЧД, а часть Максимонами.
₽$ Ну а какая-то часть - обычными Нейтрино, которые уже давно открыты, и являются частью Горячей Темной Материи.
Есть исследования, сильно ограничивающие вклад ПЧД в тёмную материю.
Ограничивающие количественно, но не отменяющие.
По вашей же ссылке Первичные чёрные дыры могут составлять лишь малую часть тёмной материи
То же самое можно сказать например об электронах, что они составляют лишь малую часть обычной материи.
/zanuda
Можно ли создать чёрную дыру из тёмной материи, антиматерии или вообще не из материи?
Можно из фотона: если накачивать фотон энергией, то с ростом энергии растёт его "масса", которая может стать достаточной для схлопывания в чёрную дыру.
Можно из фотона: если накачивать фотон энергией, то с ростом энергии растёт его "масса", которая может стать достаточной для схлопывания в чёрную дыру.
В развитие моего комментария чуть ниже
Is there a maximum energy of a photon? - Planck length to frequency, that's 10^43 Hz and energy of about 7 GJ, or about 10^16 TeV.
т.е. теоретический верхний предел энергии фотона 10^28 eV.
И в то же время
Максимон (планковская ЧД) теоретически должна иметь энергию, соответствующую массе покоя ≈ 5·10^28 eV
— всё равно недобор ¯\_(ツ)_/¯
/zanuda
Ха-ха. Зачем фотон накачивать энергией. Достаточно рассмотреть фотон из системы отсчëта, где он настолько "фиолетовый", что его энергия больше требуемой. Стало быть, существует система отсчëта, где фотон уже является ЧД?
Это был немного троллинг, чтобы вы поняли, что из фотона ЧД не получится.
Можно ли создать чёрную дыру из релятивистской энергии?
Я так и не понял из объяснений: так всё-таки эквивалентны масса и энергия или нет? Гравитирует только масса покоя или масса, эквивалентная энергии?
Если второе, то объяснение парадокса непонятно: для неподвижного наблюдателя релятивистская частица обладает огромной энергией и, значит, эквивалентной ей гравитирующей массой, и должна стать ЧД (величины необходимых энергий и возможность практического их достижения опустим, я сейчас про теорию).
Если же гравитирует тоько масса покоя (как утверждается в статье), то каким образом сталкивающиеся чёрные дыры могут терять значительную долю собственной массы на чистое излучение гравиволн? Где-то попадалось объяснение, что там, мол, не вещество превращается в гравиволны, а энергия гравитационного поля. То есть если ЧД имеет массу 15 Mc (солнечных масс), то реальная масса вещества будет составляет пусть 10 Mc (числа взяты от балды), плюс ещё 5 Mc — это вклад энергии гравитационного поля. И, дескать, когда излучаются гравиволны, тратится энергия тех самых пяти солнечных масс, что и до этого уже были энергией. Но ведь мы всё равно считаем, что ЧД массой 15 Mc гравитирует как 15 Mc! То есть, выходит, "энергетическая" масса тоже должна быть гравитирующей. Я ещё ни в одной статье не встречал уточнений вида "чёрная дыра массой 15 Mc, гравитирующая как 10". Или энергия гравитационного поля — это одно, она гравитирует, а энергия кинетическая — это другое, она не гравитирует? Тогда почему во всех уравнениях просто пишут суммарную энергию, если она вся такая разная?
Гравитирует только масса покоя или масса, эквивалентная энергии?
Масса и энергия эквивалентны, но релятивистская масса существует и гравитирует только в системе отсчёта неподвижного наблюдателя. В собственной системе отсчёта движущегося объекта нет ни релятивистской массы, ни её гравитации.
для неподвижного наблюдателя релятивистская частица обладает огромной энергией и, значит, эквивалентной ей гравитирующей массой, и должна стать ЧД
Не может частица набрать столько энергии. Для коллапса в ЧД ей нужно набрать планковскую массу или энергию, тогда её комптоновская длина волны достигнет планковской длины. На таких масштабах уже квантовая гравитация должна работать, там предсказания ОТО вряд ли помогут. Не исключено, что какой-то механизм будет препятствовать коллапсу, как в случае с рассеянием энергии при попытке создания кугельблица.
каким образом сталкивающиеся чёрные дыры могут терять значительную долю собственной массы на чистое излучение гравиволн?
В гравитационные волны переходит именно масса покоя ЧД, поэтому масса новой ЧД меньше суммы масс образовавших её ЧД. Но вся масса перейти в излучение не может, потому что площадь горизонта новой ЧД не должна быть меньше площадей горизонтов образовавших её ЧД.
Масса и энергия эквивалентны, но релятивистская масса существует и гравитирует только в системе отсчёта неподвижного наблюдателя. В собственной системе отсчёта движущегося объекта нет ни релятивистской массы, ни её гравитации.
Ну так именно это и является сутью парадокса, что в описанном эксперименте результаты оказываются разными в зависимости от того, из какой СО мы их интерпретируем. В противоречие тому, что выбор системы отсчёта может быть произвольным и не должен влиять на результаты-инварианты.
Не может частица набрать столько энергии.
В рамках ОТО — почему нет? Я не помню там каких-то ограничений на максимальные энергии движущихся тел. Я сейчас обсуждаю чисто теоретический вопрос о наличии или отсутствии внутренних противоречий в математическом аппарате одной конкретной теории — ОТО. Она же обязана быть самосогласованной в собственных пределах, нес па? Квантмех и несовместимость его с ОТО сейчас вообще побоку.
Так что частица, не частица — без разницы. Берём произвольное тело, любого размера и массы, при которых это тело в собственной системе отсчёта не является ЧД. Начинаем это тело разгонять относительно неподвижного наблюдателя. Энергия (с точки зрения этого наблюдателя) растёт, эквивалентная масса растёт, поле гравитации растёт, а размеры в лучшем случае остаются неизменными, а то и уменьшаются в продольном направлении (с этим связан, помнится, родственный парадокс, но я уже не помню его объяснение и допускаю, что эффект изменения размеров тут не играет роли). В любом случае, размер не увеличивается, и поэтому в какой-то момент мы достигаем плотности энергии, превышающей таковую у чёрной дыры указанных размеров.
Вопросы:
Есть ли в рамках теоретического аппарата конкретно ОТО какие-то механизмы, препятствующие такому накоплению энергии? Если да, то в чём они состоят?
Является ли состояние "тело является ЧД — тело не является ЧД" инвариантом? А то после эффекта Унру я уже ни в чём не уверен. По идее, должно являться, так как если движущееся тело превратилось для наблюдателя в ЧД, а потом сам наблюдатель начал ускоряться в том же направлении, и для него энергия тела снова уменьшилась, и оно перестало быть чёрной дырой, это будет очень странно. Хотя, опять же, не исключаю, что в рамках ОТО это совершенно нормальное явление. "Всё на свете относительно", и всё такое.
Если препятствий к накоплению энергии нет, и ЧД-шность является инвариантом, то каково же тогда разрешение противоречия этого парадокса?
Есть ли в рамках теоретического аппарата конкретно ОТО какие-то механизмы, препятствующие такому накоплению энергии? Если да, то в чём они состоят?
Возможно, данная ситуация выходит за пределы применимости ОТО. Нельзя игнорировать квантовую механику, когда много энергии сконцентрировано в малом объёме.
Является ли состояние "тело является ЧД — тело не является ЧД" инвариантом? А то после эффекта Унру я уже ни в чём не уверен.
Конечно является. Эффект Унру возникает при постоянном ускорении, при движении с постоянной скоростью горизонта событий нет, и объект не ведёт себя как ЧД. А ускоряющийся объект может гравитировать, но его гравитационное поле будет однонаправлено, а не сферически симметрично, как у ЧД.
Если препятствий к накоплению энергии нет, и ЧД-шность является инвариантом, то каково же тогда разрешение противоречия этого парадокса?
Решение в том, что нет никакого парадокса, как и релятивистской массы. Ни в одной системе отсчёта коллапса в ЧД не происходит. Иначе в системе отсчёта какого-нибудь нейтрино Земля уже давно должна была стать ЧД. А мы почему-то всё ещё живы и вроде бы не в сингулярности находимся.
Возможно, данная ситуация выходит за пределы применимости ОТО. Нельзя игнорировать квантовую механику, когда много энергии сконцентрировано в малом объёме.
Очень даже можно игнорировать. Более того, даже нужно игнорировать, если мы верифицируем внутреннюю согласованность мат. аппарата теории. Так же, как механика Ньютона легко и просто игнорирует наличие предела скорости, невозможность абсолютного времени, интерференцию электронов и пр. От этого она не перестаёт быть чёткой и корректной, самосогласованной теорией, в которой нет внутренних противоречий. Она перестаёт быть применимой на практике, это верно, но поставленный мной вопрос изначально не имел ни малейшего отношения к практике.
Не может частица набрать столько энергии.
Я не помню там каких-то ограничений на максимальные энергии движущихся тел. Я сейчас обсуждаю чисто теоретический вопрос
А вот что есть на практике:
Космическая частица, побившая рекорд скорости aka "Oh-My-God" имела энергию (3.2±0.9)*10^20 eV
и в то же время
Максимон (планковская ЧД) теоретически должна иметь энергию, соответствующую массе покоя ≈ 5·10^28 eV
— недобор на 8 порядков ¯\_(ツ)_/¯
₽$ Впрочем, это не означает, что не могут существовать более "энергичные" частицы, чем "Oh-My-God"
/zanuda
Осмелюсь высказать совершенно крамольное утверждение: внутри черной дыры ничего нет. Это внутреннее пространство как бы исключено из мира внешнего наблюдателя.
Никакой сингулярности внутри черной дыры тоже нет - опять же с точки зрения внешнего наблюдателя, как мы и претендуем это рассматривать.
Все объекты, падающие в черную дыру, для нас никогда не пересекают её горизонт событий. Для внешнего наблюдателя её сингулярность - это весь горизонт событий.
Это представление хорошо согласуется как с голографическим принципом, так и с энтропией черной дыры пропорциональной площади её поверхности.
Излучение Хокинга имеет характерную длину волны равную горизонту событий. Мы можем считать, что это излучение происходит прямо из сингулярности, т.е. из горизонта событий.
С точки зрения внешнего наблюдателя за горизонтом ничего нет, это правда. Но как быть с холонавтом, который пересечёт горизонт и ничего не заметит? Он не может быть одновременно застывшим на горизонте и упавшим на сингулярность. В какой момент холонавт перестаёт быть внешним наблюдателем и становится частью горизонта? А может, он никогда и не был объёмным наблюдателем, а жил на космологическом горизонте и ни о чём не подозревал? А потом просто переехал с одного горизонта на другой.
Холонавт находится в другой системе отсчета. Для него нет того же положения горизонта событий которое есть для нас. Для него - сингулярность, а для нас - горизонт событий. Ловушка в обычных рассуждениях состоит в том, что геометрия пространства как будто одинакова для холонавта и для нас, а это, по-моему, неверно.
Проблема только в нарушении лоренц-инвариантности и принципа сохранения информации (унитарной эволюции ВФ в квантовой механике). Отчасти она решается принципом комплементарности и AdS/CTF-дуальностью. Но как воссоздать холонавта по хокинговскому излучению, до сих пор никто не знает.
Если можно, то хотелось бы поконкретнее. Вносит ли моё изначальное утверждение какие-либо новые противоречия запрещенные в ОТО? Я не спрашиваю здесь про Квантовую Теорию Поля, т.к. объединение квантовой теории и гравитации ещё мягко говоря не завершено.
В рамках одной ОТО никакого противоречия нет, поскольку горизонт событий разделяет две разные вселенные с разными метриками. Парадокс возникает именно в КТП в связи с излучением Хокинга и уничтожением информации. Принцип комплементарности говорит о том, что один и тот же наблюдатель не увидит падения холонавта в ЧД и его возвращение при испарении ЧД.
Учтено ли здесь, что радиус Шварцшильда зависит от массы? Если она будет скапливаться в малой окрестности ГС, не возникнут ли условия для расширения ЧД?
С помощью механизма Пенроуза можно извлечь до 29% общей энергии чёрной дыры. Также можно извлечь до 50% энергии заряда чёрной дыры.
Это как-то контринтуитивно:
1) если мы извлечем часть энергии вращения ЧД, мы уменьшим и её массу с точки зрения внешнего наблюдателя?
2) как можно извлечь энергию заряда ЧД? Предположим, она состоит на 70% из протонов и на 30% из электронов - куда денется разница в заряде? Протоны распадутся на нейтроны + что-то без заряда??
Очевидно, для извлечения энергии заряда ЧД надо сбрасывать на неё заряженную же материю.
1) если мы извлечем часть энергии вращения ЧД, мы уменьшим и её массу с точки зрения внешнего наблюдателя?
Релятивистской массы не существует. Извлечь можно только энергию вращения, масса при этом увеличится за счёт сброшенного вещества.
Сингулярность Большого взрыва находится в прошлом и обладает низкой энтропией, а сингулярность чёрной дыры находится в будущем и имеет высокую энтропию.
Представим, что наша Вселенная не расширяется (нет тёмной энергии), а сжимается. Почему образовавшаяся в итоге в результате схлопывания точка не будет эквивалентна той, из которой произошёл Большой Взрыв? Тогда энтропия в ней "обнулится" и снова начнёт расти.
Каков механизм этого обнуления? Исчезнут "варианты расположения карт в колоде", ибо все карты сожмутся в одну точку и потеряют различие номеров и мастей...
Во-первых, не факт, что до Большого взрыва была сингулярность. Сейчас более популярны инфляционные модели.
Во-вторых, Вселенная не сжимается и уже вряд ли сожмётся - тёмная энергия не даст.
В-третьих, энтропия не может уменьшаться или обнуляться. Если бы Вселенная коллапсировала в одну большую ЧД, она бы просто испарялась гуголплекс лет, продолжая увеличивать энтропию.
Если до Большого Взрыва не было сингулярности, то и Большого Взрыва не было, и Вселенная существует вечно... Но все ли с этим согласятся?
Если темная энергия - лишь наблюдаемое здесь и сейчас расширение, а там и завтра будет сжатие? См. На Хабре Ник.Горькавого.
Думаю, что утверждение, что энтропия не может обнуляться, требует доказательства. Иначе откуда изначально взялась низкая энтропия? Если вселенная сожмется, это уже не будет ЧД, ибо у неё не будет наблюдателя, который смог бы зафиксировать её горизонт событий, например... И испаряться ей будет некуда - за её пределами уже не будет пространства и времени...
Если до Большого Взрыва не было сингулярности, то и Большого Взрыва не было, и Вселенная существует вечно... Но все ли с этим согласятся?
Большим взрывом сейчас называют горячую стадию расширения Вселенной, а до неё была холодная стадия инфляции. Но начиналось всё не с сингулярности, а с микроскопической флуктуации в первичном скалярном поле, которое может быть и вечным.
Если темная энергия - лишь наблюдаемое здесь и сейчас расширение, а там и завтра будет сжатие?
Этого пока никто не знает, но согласно стандартной модели ЛCDM тёмная энергия является константой и не может произвольно менять своё значение.
Думаю, что утверждение, что энтропия не может обнуляться, требует доказательства. Иначе откуда изначально взялась низкая энтропия?
Второй закон термодинамики никто не отменял, это обнуление энтропии требует доказательств. Причина низкой энтропии ранней Вселенной - головная боль космологов, все объяснения упираются в бесконечный регресс или космологическую мультивселенную.
Если вселенная сожмется, это уже не будет ЧД, ибо у неё не будет наблюдателя, который смог бы зафиксировать её горизонт событий, например... И испаряться ей будет некуда - за её пределами уже не будет пространства и времени...
Внешний наблюдатель для ЧД не нужен, достаточно изнутри увидеть, как всё движется к сингулярности. Пространство-время сокращаться не должно, как и энтропия - это наблюдаемая вселенная при сжатии коллапсирует в ЧД, а там ещё чёрт знает сколько вещества вернётся из-за горизонта - может, Вселенная вообще бесконечна.
Во-первых, не факт, что до Большого взрыва была сингулярность. Сейчас более популярны инфляционные модели.
Не путайте людей, инфляционные модели тоже подразумевают сингулярность. И всегда подразумевали. Просто термин "Большой Взрыв" решили поменять. Если раньше им называли момент возникновения Вселенной из сингулярности (после которого уже происходит инфляция и пост-инфляционное раздувание), то сейчас этот термин применяют к состоянию после инфляции. А этап перехода от сингулярности к инфляции теперь не называется никак, хотя никуда не делся.
Сингулярность - это когда законы физики перестают работать, синоним слова "непонятность". В теории инфляции никакой сингулярности нет, есть скалярное поле инфлатона и ложный вакуум. Предлагались разные оценки исходных размеров, температуры и плотности наблюдаемой вселенной, но меньше планковских величин они быть не могли.
Теория инфляции появилась довольно давно, и с самого начала выглядела как "сверхплотный комок непоймичего — инфляционное раздувание — замедлившееся раздувание с образованием материи". Стартовую точку называли сингулярностью потому, что уравнения расширения, обращённые вспять, приводят к нулевому размеру с бесконечной плотностью. Разумеется, никто из физиков не полагал, что там реально была бесконечно-нулевая сингулярность, все прекрасно понимали, что текущие уравнения неприменимы к этой ситуации. Но все продолжали называть эту стартовую точку сингулярностью, потому что условное рабочее название уже устоялось, надо же как-то её было называть. А уж что там реально произошло — флуктуация, распад высокоэнергетического состояния вакуума, неудачный эксперимент физиков на БАКе из предыдущей Вселенной — в данном случае не столь существенно.
В современной трактовке последовательность рождения Вселенной осталась по сути такой же: "рождение из непоймичего — инфляция — материя". Ни стартовая точка не исчезла, ни инфляция не появилась, она уже была там раньше. Продолжают изучать, что из себя могут представлять и то, и другое, выдвигаются гипотезы, проверяются, вносятся корректировки, но общая схема пока остаётся незыблемой (не считая отдельных работ, пытающихся выдвинуть кардинально новые походы). В процессе развития теории решили вдруг поменять термин Большой Взрыв и теперь называть им пост-инфляционное состояние вместо момента рождения. Это породило много путаницы и отразилось в научпопе огромным числом статей вида "Сенсация! Учёные обнаружили, что БВ не был самым началом рождения Вселенной, перед ним была ещё инфляция!!!111".
И всё-таки флуктуация квантового поля - это лучше, чем сингулярность или "непоймичто" с бесконечной плотностью и температурой. Есть поле Хиггса, которое считается остатком поля инфлатона. Есть объяснение нулевой кривизны и однородности РИ. Есть мультивселенная Линде, отчасти объясняющая тонкую настройку констант. А достойных конкурентов у инфляционной теории пока нет.
Просто сообщение, на которое я изначально отвечал, выглядело так, будто там противопоставление: либо сингулярность без всякой инфляции, либо инфляция без всякой сингулярности. А это же совершенно несвязанные аспекты теории, причём по большей части терминологические, так как сингулярностью часто называют стартовую точку Вселенной, не подразумевая при этом, что там прямо в физической реальности была вот та самая дурная математическая точка с нулевым размером и бесконечной плотностью. Просто исторически сложилось, что продолжили пользоваться этим термином, а не изобрели какой-то новый. Тем более, что пока неясно, что там было на самом деле, то и непонятно, какой новый термин задействовать; продолжают называть условно сингулярностью.
Ну Горькавый приводит убедительные доводы, со ссылкой на публикации последних лет, что у теории возникновения из точки (что БВ, что инфляция, что периманентная инфляция) неустранимые проблемы.
Отрицательной энергией может обладать только вакуум, что наглядно демонстрирует эффект Казимира
Какая связь между эффектом Казимира, отрицательной энергией и вакуумом?
Возможность микроскопических кротовых нор не вызывает сомнения и доказана экспериментально телепортацией состояния кубитов квантового компьютера
Как связана квантовая телепортация (которая не телепортация на самом деле) и кротовые норы? ER=EPR это гипотеза, вы же сами это пишете предложением раньше.
Для внешнего наблюдателя события внутри чёрной дыры никогда не происходят, а значит, он не увидит, как холонавт пересекает горизонт.
наблюдатель зафиксирует, что масса чёрной дыры выросла на несколько десятков килограммов, и её горизонт событий пропорционально увеличился за конечное время, поглотив крайне утончённое изображение холонавта.
"Новиков Игорь - Чёрные дыры и Вселенная"
с точки зрения наблюдателя с любой неподвижной ракеты для того, чтобы падающий успел достичь сферы Шварцшильда, проходит бесконечный промежуток времени
У вас в одном абзаце сначала говорится что внешний наблюдатель никогда не увидит как холонавт пересекает горизонт событий, а потом что горизонт событий поглотит холонавта. У Новикова написано что проходит бесконечное время. Это известный парадокс, но что все-таки увидит внешний наблюдатель? Увидит не в буквальном, конечно, смысле.
с точки зрения наблюдателя с любой неподвижной ракеты для того, чтобы падающий успел достичь сферы Шварцшильда, проходит бесконечный промежуток времени
Ещё из этого следует, что сливающиеся чёрные дыры никогда не сольются в одну с точки зрения внешнего наблюдателя. И поглощение чёрной дырой звезды тоже затянется бесконечно долго.
И поглощение чёрной дырой звезды тоже затянется бесконечно долго.
Т.е. получается такая звезда будет гореть вечно?
Нет ничего вечного ни под Солнцем, ни под горизонтом событий. Из-за гравитационного красного смещения фотоны от падающего в ЧД вещества будут доходить до наблюдателя всё реже и реже. Когда длина волны не растянется до бесконечности, ни один фотон не сбежит уже.
Вы отвечаете не на тот вопрос. Суть вопроса не в том, какие фотоны дойдут и когда до внешнего наблюдателя. А в том, сколько времени пройдет в его системе отсчета. Если это время бесконечное, то для внешнего наблюдателя под горизонт событий никакое вещество попасть не может, как тогда черная дыра может расти и увеличивать массу? Неважно, есть ли там живой человек где-то снаружи или нет его, смотрит кто-то глазами на черную дыру или нет.
Это не говоря о том, можно ли длину волны фотона растягивать до бесконечности.
Последний фотон дойдёт до наблюдателя или до любой внешней системы отсчёта за конечное время. Длину волны фотона можно растянуть хоть до радиуса наблюдаемой вселенной, больше просто нет смысла, всё равно никто его уже не увидит.
всё равно никто его уже не увидит.
С чего бы это?
Длину волны фотона можно растянуть хоть до радиуса наблюдаемой вселенной, больше просто нет смысла,
Что значит нет смысла? Вопрос в физической возможности такого явления, а не в каком-то "смысле".
Если длина волны больше радиуса наблюдаемой вселенной, частота и энергия стремятся к нулю. Чтобы увидеть такой фотон, нужно ждать 46 млрд лет, за которые Вселенная расширится ещё на столько же. Я не говорю уже о приборах, которые могли бы зарегистрировать такой фотон.
Если длина волны больше радиуса наблюдаемой вселенной, частота и энергия стремятся к нулю.
Как радиус наблюдаемой вселенной влияет на фотон? С понижением частоты энергия уменьшается, неважно больше или меньше радиуса наблюдаемой вселенной.
И если фотон окажется за радиусом наблюдаемой вселенной из-за расширения пространства, то никуда не денется, не исчезнет, там провзаимодействует с местным веществом. Или у вас наблюдаемая вселенная это конец мира, за которой ничего нет? Не говоря о том, что для каждого наблюдателя наблюдаемая вселенная своя)
Для всех наблюдателей радиус наблюдаемой вселенной одинаковый. Вот излучаете вы фотон в направлении галактики, находящейся для вас на горизонте частиц. Для наблюдателя из той галактики Млечный путь находится на горизонте частиц. Вы ещё можете друг друга видеть, потому что излучённый 13.5 млрд лет назад свет не успел растянуться настолько, чтобы превысить радиус наблюдаемой вселенной. Но излучённый сейчас фотон до той галактики уже не дойдёт и горизонт частиц никогда не пересечёт, потому что за 46 млрд лет Вселенная расширится ещё больше, галактика уйдёт за горизонт частиц, а длина волны фотона станет больше текущего радиуса наблюдаемой вселенной. Хотя на практике это значения не имеет, поскольку минимальная энергия фотона, который ещё можно зарегистрировать прибором, намного выше.
Из-за гравитационного красного смещения фотоны от падающего в ЧД вещества будут доходить до наблюдателя всё реже и реже
То есть, может растянуться до один фотон раз в тысячу лет, затем раз в миллион лет, раз в миллиард лет... так?
И всё-таки они сливаются! Иначе откуда берутся гравитационные волны?
Какая связь между эффектом Казимира, отрицательной энергией и вакуумом?
Между двумя пластинами образуется отрицательное давление вакуума, поскольку там рождается меньше "виртуальных" частиц, чем снаружи.
Как связана квантовая телепортация (которая не телепортация на самом деле) и кротовые норы?
Квантовая телепортация и есть настоящая телепортация, другой не бывает. С помощью той же отрицательной энергии вакуума уже и обычную энергию телепортируют, пока только на квантовом чипе. А гипотезу ER=EPR отчасти подтвердили симуляцией червоточины на квантовом компьютере, хотя и с минимальным числом кубитов.
Это известный парадокс, но что все-таки увидит внешний наблюдатель?
Наблюдатель увидит как изображение холонавта застывает на горизонте, краснеет и сплющивается. Последний фотон от холонавта дойдёт до него за конечное время. Горизонт событий сам по себе невидимый, увеличение его площади можно определить только косвенным путём, как и увеличение массы ЧД. Если не жалко, можно пустить ещё одного холонавта и увидеть, что он застыл на горизонте чуть раньше, чем предыдущий.
Между двумя пластинами образуется отрицательное давление вакуума, поскольку там рождается меньше "виртуальных" частиц, чем снаружи.
Причем тут отрицательная энергия? Что такое "отрицательное давление вакуума"? Какая-то каша в терминах.
Квантовая телепортация и есть настоящая телепортация, другой не бывает.
Квантовая телепортация это про запутанность, никакой информации и тем более объект телепортировать нельзя.
С помощью той же отрицательной энергии вакуума уже и обычную энергию телепортируют, пока только на квантовом чипе
По вашей же ссылке написано "Боб не может извлечь больше энергии, чем вложила Алиса (ни один эффект не распространяется быстрее света). "
Последний фотон от холонавта дойдёт до него за конечное время.
Я вроде специально написал - "Увидит не в буквальном, конечно, смысле".
Горизонт событий сам по себе невидимый, увеличение его площади можно определить только косвенным путём, как и увеличение массы ЧД.
Что с того что невидимый? Давайте про массу. Если миллион лет каждую секунду кидать в черную дыру по кирпичу, то масса черной дыры увеличится или нет?
Причем тут отрицательная энергия? Что такое "отрицательное давление вакуума"?
Энергия вакуума между пластинами имеет отрицательную плотность, поэтому они и притягиваются.
По вашей же ссылке написано "Боб не может извлечь больше энергии, чем вложила Алиса (ни один эффект не распространяется быстрее света). "
Правильно, энергия сохраняется и локальность не нарушается, Алиса должна сообщить Бобу ключ, чтобы он мог извлечь энергию из флуктуаций вакуума. Я разбирал этот эксперимент в статье о телепортации.
Если миллион лет каждую секунду кидать в черную дыру по кирпичу, то масса черной дыры увеличится или нет?
Конечно. Каждый кирпич будет застывать на горизонте поверх предыдущего, ближе к наблюдателю, и тот определит, что площадь горизонта и масса увеличились.
Каждый кирпич будет застывать на горизонте поверх предыдущего, ближе к наблюдателю
Это получается что будет горка из кирпичей, которая растет из одного конкретного места на горизонте событий черной дыры.
Если кирпич застывает поверх горизонта событий, то с чего площадь горизонта и масса увеличились, если наш кирпич под горизонт не прошел?
И самое главное - с "точки зрения" кирпича, кирпич должен за конечное время пройти под горизонт и попасть в сингулярность. А у вас получается он одновременно и над горизонтом и под ним. В этом парадокс и заключается.
Так в этом и смысл принципа комплементарности: одно и то же событие выглядит по-разному для кирпича и внешнего наблюдателя, а получить одновременно и ту, и другую информацию невозможно ни в одной системе отсчёта.
одно и то же событие выглядит по-разному для кирпича и внешнего наблюдателя
Что значит "выглядит"? Событие либо есть, либо нет. И принцип дополнительности тут не при чем. Не может наш кирпич навеки застыть над горизонтом и одновременно пройти под горизонт где его разорвет приливными силами у сингулярности (чем бы она не была физически).
В зависимости от массы дыры, с точки зрения наблюдателя падающего вместе с кирпичом, кирпич может разорвать и до горизонта (обычная дыра) событий и после (сверхтяжёлая дыра с огромным радиусом этого горизонта).
Фактически сам кирпич падает под горизонт, а снаружи остаются только фотоны, которые он излучил до пересечения горизонта и которые видит внешний наблюдатель. Здесь никакие законы не нарушаются, если кирпич пропадает в ЧД навсегда. Но излучение Хокинга всё меняет. Когда ЧД испарится до своего первоначального размера (до падения кирпича), кирпич окажется одновременно под горизонтом и снаружи в виде хокинговского излучения, что нарушает теорему о запрете клонирования квантовой информации. Вот это и есть главный парадокс.
У вас в одном абзаце сначала говорится что внешний наблюдатель никогда не увидит как холонавт пересекает горизонт событий, а потом что горизонт событий поглотит холонавта. У Новикова написано что проходит бесконечное время. Это известный парадокс, но что все-таки увидит внешний наблюдатель?
Насколько я знаю, этот парадокс "решается" тем, что падающему холонавту достаточно пересечь не изначальный горизонт событий, а тот горизонт, который образуется после падения в результате увеличения массы ЧД.
Получается что для внешнего наблюдателя холонавт замедляется где-то на самом краю, а потом горизонт событий скачком увеличивается и скрывает под собой холонавта?
Тут тоже непонятно до конца, горизонт событий не может увеличится одновременно везде, иначе мы могли бы передавать сигнал со сверхсветовой скоростью кидая в черную дыру кирпичи с одной стороны, а с другой наблюдая за увеличением горизонта событий. Что-то типа ряби должно пойти?
не считаясь с мнениями удалённых наблюдателей
А вот можете объяснить, как она "считается" с причинно-следственными связями? Когда по МОЕМУ ВРЕМЕНИ я вижу, что никто ЕЩЁ не пересёк горизонт ЧД, а её масса и радиус УЖЕ увеличились?
В системе отсчёта наблюдателя нужно рассуждать не о том, что там происходит на горизонте, а о том, какая до него доходит информация. Наблюдатель будет получать фотоны и видеть холонавта там, где его уже давно нет и где даже горизонта уже нет. Так же, как мы видим галактики, удаляющиеся от нас со сверхсветовой скоростью и уже ушедшие за горизонт Хаббла.
Не понимаю, как это объясняет перемену местами причины и следствия. Пусть растягиваются сколько хотят, но в строгом порядке: сначала пересечение горизонта, потом прирост массы.
В любой системе отчёта.
Можно сказать, что холонавт интегрируется в гравитационное поле ЧД и пополняет её массу ещё до пересечения старого горизонта, но после пересечения нового. А может в таких экстремальных условиях и причина со следствием меняются местами. Как минимум это происходит в случае, когда ЧД находится в квантовой суперпозиции двух местоположений - была на эту тему одна публикация, названия не помню.
В системе отсчёта наблюдателя нужно рассуждать не о том, что там происходит на горизонте, а о том, какая до него доходит информация.
В моей системе отсчета Плутона не существует, т.к. я его не вижу. А вот если я посмотрю в телескоп, то он волшебным образом появляется.
Вы как-то слишком буквально понимаете слово "наблюдатель".
Наоборот, я за исключение самого понятия "наблюдатель" из физики. И Луна, и Плутон существуют, когда мы на них не смотрим. Отражённые от них фотоны достигают Земли и переносят информацию о том, что эти тела на своих местах.
А если фотонов не достигли Земли, а Луны, где их все перехватили инопланетяне, то не существует? Вы постоянно смешиваете то, что можно увидеть (зарегистрировать) и что происходит.
Неважно, Земли они достигают, Луны или Альфы Центавра. Плутон объективно существует, потому что отражает солнечные фотоны и воздействует на другие планеты гравитацией, тем самым сообщая информацию о себе. Если некий объект не участвует ни в одном из физических взаимодействий, он для нашей вселенной не существует.
Это позитивисты называют существующим только то, что можно зарегистрировать, а я модальный реалист и называю существующим всё, что не запрещено законами физики.
Аналогичным образом можно превратить в чёрную дыру, скажем, нашу галактику, увеличивая массу её гало теми же чёрными дырами или тёмной материей.
Забавно, что это никак не отразилось бы на структуре галактического диска и на нашей жизни, даже если бы мы оказались под горизонтом событий.
То есть как в нашей Вселенной по оси времени можно двигаться только в будущее,
так и в чёрной дыре по оси пространства можно двигаться только к центру, какие бы усилия вы не прилагали.
Разве это не взаимно противоречивые утверждения?
Ну с увеличением массы галактики это такой мысленный эксперимент, в реальности масса будет нарастать постепенно и стремиться к центру. Поскольку гравитация распространяется не быстрее света, мы ничего не заметим за тысячи лет, пока сигнал от гало идёт к нам, и потом ещё тысячи лет будем падать в сингулярность. То есть мы всё это время будем находится в ЧД, но узнаем об этом не сразу.
частица от ускорения тяжелее не станет и сильнее гравитировать не будет – с точки зрения наблюдателя она набирает не массу, а энергию.
То есть гравитационная масса не равна инерционной, так как инерционная масса достоверно растёт со скоростью (ускорительщики не дадут соврать)? Где-то тут принцип эквивалентности нарушается, как мне кажется.
И что насчёт тензора ОТО, в котором стоит энергия-импульс в источниках гравитации? Как это релятивистская энергия может не гравитировать, если она - энергия?
В теории гравитация неинвариантна и не описывается тензором, а её источником является именно энергия-импульс. Состояние ЧД инвариантно и зависит только от массы покоя. Масса - величина скалярная и постоянная, все релятивистские эффекты связаны с импульсом.
В случае с частицей на первом месте всегда квантовые эффекты. Если импульс точно известен, местоположение становится максимально неопределённым, энергия размыта вдоль траектории, и получить необходимую плотность энергии для образования ЧД не получится.
В случае с макроскопическим объектом может быть то же самое, с учётом лоренцева сокращения длины и замедления времени на околосветовой скорости. Но на практике ни один объект разогнать до такой скорости невозможно.
Плюс ещё нужно учитывать, что гравитация распространяется со скоростью света, и для движущегося объекта её поле не является сферически симметричным. Неподвижный наблюдатель может измерить только приливную силу, когда сам объект будет уже далеко.
В теории тензором описывается метрика пространства, которая в ОТО считается эквивалентом гравитации, не так ли?
С ускорителями речь не о ЧД, а о наблюдаемом факте роста инерционной массы с разгоном частицы. Вот этой простой неквантовой массы m=F/a Силу мы знаем точно, ускорение знаем точно (иначе частица просто улетит в стенку), инерционная масса по этой формуле однозначно растёт. Собственно, поэтому и требуются всё большие диаметры и всё более сильные магниты.
Согласно моему пониманию ОТО, рост инерционной массы => рост гравитирующей, а уж какими буквами это объяснять, дело третье.
Насчёт "далеко" - это довольно условно, так как волна гравитации распространяется со скоростью c, а тело летит медленнее. Так что большого "далеко" не получится.
Ну и, раз уж зашла речь, повторю (если уже задавал Вам) вопрос - сдёрнет ли сверхрелятивистская ракета планету с орбиты?
И снова отвечу, что не бывает сверхрелятивистских ракет, способных сдёрнуть планету с орбиты. Предложите сначала механизм, как вложить в неё энергию, эквивалентную массе планеты как минимум.
Вы уже не первый раз на вопросы о математических выводах и следствиях теории отвечаете в духе "на практике это недостижимо". Вы, действительно, не видите разницы между теоретическими расчётами и инженерными конструкциями?
Может в рамках ОТО релятивистская энергия и вносит вклад в гравитацию, не буду спорить. Но с такой плотностью энергии квантовые эффекты уже игнорировать нельзя. А в случае с планковской энергией на частицу не поможет ни ОТО, ни КТП - там нужна квантовая гравитация. Думаю, должен быть теоретический предел энергии в пересчёте на частицу, который меньше планковской энергии.
Нет, это всё ещё очень далеко от планковских энергий. Причём в собственной системе отсчёта нет никаких больших энергий у ракеты. Но мимо пролетает очень быстрая, сверхрелятивистская, планета, собственная масса которой тоже исключает квантовые эффекты.
Я вам уже писал выше, какое вообще отношение КТП и квантовые эффекты имеют к ОТО? Не к практике, а к теории, к математическому аппарату самой ОТО. Если некая теория описывает определённое явление, то она должна сама, внутри себя определять чёткие границы применимости этих описаний, и в рамках этих границ давать конкретные результаты, и результаты эти должны согласовываться с остальными положениями в рамках теории.
Скажем, в рамках теории Ньютона нет никаких границ по скоростям, массам, размерам, плотностям. Если мы зададим вопрос "что будет, если мы станем разгонять тело с ускорением 1 м/с² в течение миллиарда лет?", теория даст совершенно чёткий и однозначный ответ: тело получит скорость 3E+16 м/с, будет иметь соответствующую громадную кинетическую энергию, и соответствующий громадный импульс, считающиеся тоже по конкретным формулам. Мы знаем, что в реальности такое невозможно, но в рамках теории Ньютона это совершенно нормальный валидный результат. Теория Ньютона не отказывается выполнять расчёты, жалуясь, что скорость или энергия слишком большая, потому что в ней нет таких ограничений. И она не ссылается на то, что человеки с планеты Земля не умеют разгонять тела в течение миллиардов лет с постоянным ускорением, и поэтому я отказываюсь считать ответ. У теории есть свои постулаты, свои формулы, свои ограничения, вытекающие из этих постулатов и формул. И в пределах этих ограничений теория просто обязана дать ответ. А уж будет он соответствовать практическим результатам или нет — это в данном случае совершенно неважно.
В рамках теории ОТО существует, скажем, ограничение, что невозможно разогнать тело с ненулевой массой до скорости света и выше. И есть конкретные формулы, из которых это ограничение вытекает. Но там нет ограничения на достижение скорости, сколь угодно близкой к световой. По крайней мере, насколько мне известно. И я до сих пор не слышал, чтобы в рамках теории ОТО были какие-то ограничения на величину набираемой кинетической энергии в результате такого разгона. Я уж не говорю о том, что для увеличения скорости тела относительно наблюдателя нам необязательно разгонять само тело, можно разогнать (или даже затормозить) наблюдателя, и энергия тела волшебным образом увеличится как бы сама собой. И поскольку всё это происходит в рамках и в полном соответствии с условиями применимости ОТО, она просто обязана ответить на вопросы, как будет выглядеть гравитационное поле такого разогнанного тела в различных условиях для различных наблюдателей. И эти ответы обязаны согласовываться с внутренней логикой матаппарата теории, без всяких отсылок на какие-то другие посторонние теории. Может быть, они не будут согласовываться с практикой; может быть, мы не имеем технической возможности проверить эти результаты на практике, но хоть какой-то ответ, валидный и согласованный в рамках самой теории, обязан существовать.
Чем плох старый добрый реактивный разгон? Берём соседнюю галактику и используем её как топливо и реактивную массу. Есть технические сложности, но принципиальных запретов вроде нет.
Слишком долго будет. Я вижу другой вариант - сверхизлучение Зельдовича, о котором я писал в статье. Построить вокруг ЧД зеркальную сферу, накопить внутри достаточно энергии и выпустить узконаправленным лучом по ракете, которую нужно разогнать. Или сделать сильно асимметричную сверхновую, направив всю её энергию в нужную сторону. Теоретически так можно набрать порядка 10^41 Дж, эквивалентные массе Земли (6×10^24 кг). Но боюсь, что ракета не выдержит или энергия по дороге рассеется. Из-за рассеяния, кстати, нельзя сделать из света кугельблиц. Вот и здесь может быть та же история.
прекрасно, Вы предложили второй способ. Запретов со стороны теории нет. Вы же знаете, что такое мысленный эксперимент? Вот мы тем или другим способом разогнали корабль. Так сдёрнет он планету или нет?
В рамках ОТО - возможно, но в этой теории много чего возможно, те же белые дыры с червоточинами. А на практике они оказываются невозможными, потому что есть ограничения, накладываемые другими теориями. Вторым законом термодинамики, например. Говорят, он даже фундаментальнее квантовой механики, и тем более ОТО.
Состояние ЧД инвариантно и зависит только от массы покоя. Масса - величина скалярная и постоянная, все релятивистские эффекты связаны с импульсом.
Если система состоит из частиц с ненулевой кинетической энергией относительно центра масс системы, будет ли эта кинетическая энергия учитываться при расчете массы покоя системы?
Статью прочитал, многое не понятно, но очень интересно;). Комментарии пока не читал... Вопрос к автору: вы настоящий автор (не перевод, не гпт...)? Текста много, читается(без учёта специфики) легко. Понравилось, что на приличном количестве иллюстраций есть пояснения на русском языке).
Спасибо за чтиво🤝
Правда и мифы о чёрных дырах. Горизонт событий и сингулярность. Основы холонавтики