Комментарии 52
До начала 70-х гг. прошлого века мало кто из учёных считал чёрные дыры или «тёмные звезды» реальными астрономическими объектами.
Ну, не совсем так. Астрофизическая чёрная дыра - это компактное тело, не обладающее признаками наличия поверхности.
Не думаю, что астрофизиков в этом контексте волновала термодинамика или даже теория относительности. Описанными свойствами может обладать хоть "чёрная звезда" Митчелла хоть бозонная звезда.
Как же в астрофизике без теории относительности? Чёрная дыра была и есть основным объяснением рентгеновского источника Лебедь X-1, открытого в 1964 г. Был на этот счёт спор между Хокингом и Торном, хотя оба склонялись к тому, что речь идёт о ЧД. Просто Хокинг хотел получить утешительный приз на случай, если его расчёты окажутся ошибочными.
Ещё в 1958 г. Дэвид Финкельштейн обратил внимание на то, что обратимые законы квантовой механики не могут иметь необратимые последствия вроде поглощения предмета чёрной дырой.
А законы Квантовой механики обратимы? Мне кажется, как минимум, не все.
Необратим только коллапс волновой функции, но он не является физическим процессом и к испарению ЧД отношения не имеет.
А деление ядра разве обратимо? Даже если как-то развернуть части обратно, то даже если они "слипнутся" (а какие-нибудь нейтрино и не захотят слипаться), то запросто получится что-нибудь совсем другое, а не начальное ядро.
Фиксация деления ядра - как раз один из вариантов коллапса волновой функции.
Формально атом не считается распавшимся, пока его не измерят. Но движение всех продуктов распада обратимо, энергия сохраняется, просто нужно придать частицам очень специфический импульс. На практике это возможно только в процессе нуклеосинтеза.
Интересно, рассматривал ли кто-нибудь формирование общего горизонта событий как коллапс волновой функции.
Есть гипотеза файерволла, в которой горизонт событий является реальной поверхностью и разрывает запутанные пары частиц. Но это грубо нарушает принцип эквивалентности ОТО.
Ну, тут видимо только от определения "реальной поверхности" зависит. Как-то затруднительно проверить, сохранили ли частицы запутанность, если они горизонтом событий разделены.
В случае разрыва запутанности частицы излучения Хокинга становятся реальными не только для наблюдателя, но и для холонавта. А значит, горизонт для него превращается в непроходимую огненную стену.
Чёрная дыра имеет важное свойство - спин, фермионы и переносчики так же имеют спин, так что может непосредственно обменяться угловым моментом. Известно что аннигиляция электрона и позитрона происходит при определённом направлении спинов, так же в нашем случае только чёрная дыра не анигилирует, здесь лучше подходит аналогия — катализ протона на монополе (модель катализа В. Рубакова), монополь является катализатором распада протона, а сам не распадается как и дыра. Полный спин J частицы состоит из орбитальной части L и собственного спина S, когда говорят что информация не может быть потерянной имеется в виду квантовые числа частицы или системы частиц. В нашем случае это орбитальная часть спина, только при определённом взаимном направлении спина частицы и спина дыры частица может передать энергию/информацию дыре, по закону сохранения спина.
Аннигилирует фермион на дыру, при этом вся его масса-энергия заключённая в орбитальной части (волновой функции) передаётся вращающейся поверхности чёрной дыры фаерволу,.
Передаётся так же информация квантовое состояния частицы, увеличивая поверхность, энтропию и массу дыры (известно что энтропия чёрной дыры равна площади её поверхности, а не объёму).
Итак, электрон или кварк потерял свой заряд (нулевое колебание и связанную с ним массу), но от электрона остаётся керн - нейтрино движущийся не по орбитали, а по прямой (эта сфера - топологический дефект пространства низшей размерности). Этот керн-нейтрино почти точечный в отличии от вещества, электрона например, который занимают объём. Из чего состоит фаервол? Из «последней орбиты» , из тонкого слоя, множество когерентных орбит нейтрино образующих поверхность, орбиты это волны, описываются одной общей волновой функцией. Дыру можно представлять как водопад, где фермионы после падения "испаряется" теряет плотность, становится подобным фотону.
Внутри дыры ничего интересного нет, просто газ глюонов и нейтрино, он вращается вместе с местным пространством, поэтому не испытывает центробежных сил. В плоскости аккреционного диска гравитация наиболее сильна (увлечение), а на полюсах наоборот слабая, поэтому здесь под большим давлением вырываются джеты нейтрино, как известно это происходит порциями, давление сбрасывается, выброс прекращается и так далее, дыра пер дит 😁 Газ нейтрино вращается поэтому струи закрученные. Поток и энергия нейтрино настолько силен что увлекает само пространство (возможно даже до сверх световых скоростей, как во времена инфляции) и как в ускорителе частиц рождает струи. Струи достигают просто гигантских размеров, никакие магнитные эффекты не смогли бы так разогнать частицы. Таким образом чёрная дыра является уникальным гравитационным диполем с отталкивающей гравитацией на полюсах.
Так а почему ЧД за горизонтом событий должна иметь одинаковую плотность?
Внутри каждой ЧД - может быть более плотная ЧД вторго порядка.
Внутри каждой ЧД - может быть более плотная ЧД вторго порядка.
До это очень интересный вопрос. Существует ли вообще сингулярность. И что вообще внутри черной дыры. Полая ли она или внутри что-то сплошная и заполнена какаой-то формой энергии. Если в сверхмассивную триллион солнечных масс ЧД упадет ЧД звездной массы. То при пересечении горизонта событий в случае связанного наблюдателя сохранит ли ЧД звёздной массы свой горизонт событий ? Или с точки зрения внешнего наблюдателя этот вопрос не имеет смысла ибо обмен информацией между наблюдателем внутри ЧД и внешним не возможен ?
Интересно если рассмотреть слияние черной дыры и нейтронной звезда например имея моменты импульса системы до и после слияния можно ли определить как и где сосредоточена масса черной дыры ? может ли она быть как и энтропия заперта на горизонте событий а внутри сингулярности нет ?
И как я понимаю масса черной дыры вырастет не зависимо от того что в неё упадет Материя / Антиматерия ибо у Антиматерии положительная масса. Хотя правильнее говорить энергия. Да и если взять облако темной материи если она существует конечно то оно тоже упадет в ЧД и увеличит её массу. да и прочие частицы / античастицы и все прочие объекты имеющие массу/энергию. Нужна именно отрицательная масса-энергия что это даже не понятно.
С точки зрения внешнего наблюдателя ЧД - это горизонт событий, площадь которого увеличивается пропорционально массе, что бы туда не падало. Кажется, наблюдения гравитационных волн от слияния ЧД подтверждают эту модель - никаких признаков внутренней структуры не обнаруживается. С точки зрения холонавта там внутри пусто вплоть до сингулярности, не считая падающего вместе с ним света. Хокинговские частицы отрицательной массы при пересечении горизонта становятся частицами положительной массы (для холонавта), но уменьшают площадь горизонта (для наблюдателя). Всё остальное, включая антивещество и тёмную материю, будет увеличивать массу.
получается, что холонавт - это и есть самый настоящий "кот шредингера"?
С одной стороны - он вечно летит в пустоту в пустоте, а с другой стороны (спустя пару гуглов лет) - вещество, из которого он состоял, распалось на кванты и улетело "наружу"
интересный момент. С точки зрения внешнего наблюдателя все, что падает в черную дыру- зависает перед горизонтом событий, никогда его не пересекая. А раз все падающее в дыру с точки зрения удаленного наблюдателя никогда в нее так и не упадет, то как может в таком случае расти горизонт событий для этого самого удаленного наблюдателя?
вы же понимаете, что
все, что падает в черную дыру- зависает перед горизонтом событий, никогда его не пересекая
это имеется в виду, что внешний наблюдатель "видит" это? (т.е. это картинка фотонов оттуда)
вас же не удивляет что "линза эйнштейна" показывает несколько копий далеких квазаров, почему вас удивляет что фотоны с ЧД показывают зависших над ней хрононавтов, при этом увеличиваясь в размерах?
UPD: или даже проще - если у вас круглый телевизор показывает картинку висящего звездолета, будет ли странно, что телевизор будет увеличиваться в размерах и продолжать показывать картинку висящего звездолета ?
пример реального круглого телевизора из ласвегаса
это эффект ОТО- для внешнего наблюдателя время идет не так, как для падающего в дыру, для внешнего наблюдателя время падучего замедляется, и мы видим, что падающий именно зависает перед горизонтом и в нашей системе отсчета никогда его не достигнет. Но раз он никогда его не достигнет, то и гравиполе дыры от его попадания внутрь для нас тоже никогда не изменится, и горизонт событий для нас никогда не расширится. А тем не менее, мы видим, что черные дыры выросли в размерах и имеют какой-то вполне себе расширившийся горизонт. и это немножко контринтуитивно. два раза контринтуитивно.
Нужно ещё вспомнить о том, с точки зрения внешнего наблюдателя что падающий не только зависает, но и уплощается, раскатываясь блином на горизонте событий. Думаю можно представить что со временем его относительная плотность станет достаточна для формирования собственного горизонта событий, который и сольётся с ЧД.
Для наблюдателя холонавт никогда не пересечёт старый горизонт, но пересечёт новый (с учётом увеличения ЧД на его массу). Находясь между двумя горизонтами, холонавт уже является частью гравитационного поля ЧД, оставаясь при этом видимым.
Холонавт находится перед старым горизонтом. Он не упал за него. Масса ЧД пока еще не изменилась. Откуда возьмется новый горизонт? Он ведь должен измениться только после того, как масса ЧД увеличится на массу холонавта, то есть, после того, как холонавт нырнет под горизонт. для меня после! потому что если он сделает это на мой взгляд до того, как холонавт под него нырнул- то это окажется нарушением причинно-следственности.
а вы опускайте на ЧД большую и длинную двутавровую балку (длиной в два световых года), и пусть холонавт по ней едет.
Он будет вам постоянно посылать сообщение светом "все нормально, всё прямое и ровное, вижу ЧД перед собой", а вы будете смотреть на это сбоку, видя его (например) правую сторону.
Пока он туда едет - вы заметите, что масса и радиус ЧД увеличиваются, потому что начало двутавровой балки "уже там". Постепенно вы начнете видеть не только правую сторону холонавта напрямую, но и его левую сторону - на противоположной стороне ЧД (потому что свет начнет ее огибать).
При этом от холонавта продолжит приходить "все нормально, всё прямое и ровное, вижу ЧД перед собой", только все более протяжно, все более слабо и на более низкой частоте.
Если вы очень терпеливый и долгоживущий наблюдатель (а холонавт - достаточно большой массы) - то вы даже сможете зарегистрировать небольшое ускорение увеличения массы и радиуса ЧД, при этом сигналы "все нормально, всё прямое и ровное, вижу ЧД перед собой" все ещё будут к вам поступать - пока не станут такими слабыми и низкочастотными, что заглушатся шумом хокингова излучения
(ну, "поступать" :D это будет как "стрела зенона" - в какой-то момент к вам придет "половина сообщения в секунду", потом "1/4 сообщения в секунду", потом "1/8" и так далее :D )
Масса ЧД увеличивается в момент пересечения холонавтом горизонта событий (по его часам). Но внешний наблюдатель сможет это обнаружить только когда до него дойдут гравитационные волны от горизонта. А свет от холонавта был излучён до пересечения им горизонта и до излучения гравитационных волн, значит, эти фотоны уже находятся снаружи нового горизонта.
Для внешнего наблюдателя он не пересекает горизонт, а формирует новый общий с черной дырой горизонт большего размера, и это происходит довольно быстро. В качестве оценочного времени можно взять время формирования и выравнивания общего горизонта при столкновении черных дыр-это доли секунды.
1)
В это сложно поверить, но нас самих и все окружающие предметы и явления можно соотнести с какими‑то двумерными узорами на условной границе нашего мира. Тем не менее, эти реальности полностью эквивалентны, и всё, что происходит здесь, мгновенно отображается там.
а точно ли мгновенно?
нет ли там "задержки" на скорость света?
Т.е. например тело в центре испускает квант света, но он "почуствуется на границе" - только спустя какое-то время спустя. Ну или наоборот - кто-то взорвал в центре атомную бомбу, но на периметре - все спокойно, ничего необычного не происходит.
2) интересно, а при поляризации вакууума возле ЧД - происходит ли "увеличение его кипения"?
Т.е. например в "плоском пространстве", чтобы получить пару электрон+позитрон - нужно вкачать фотон с энергией их суммарной массы. А возле ЧД - нужно столько же энергии у фотона или можно взять "фотон поменьше" ?
1) Космологический горизонт не является реальной поверхностью, он не наблюдаем извне, как горизонт событий ЧД. Мы видим его таким, каким он был 13,8 млрд лет назад, а он удалён от нас на 47 млрд св лет. Аналогично и оттуда видят нас, какими мы были 13,8 млрд лет назад. Здесь локальность однозначно соблюдается. А в случае с ЧД горизонт не наблюдаем и недостижим изнутри, соответственно никакая информация локально не может перемещаться по направлению от сингулярности. Тем не менее, одна и та же информация нелокально существует внутри и снаружи ЧД.
2) Можно взять фотон с энергией, эквивалентной массе одного электрона, ещё столько же заберёт позитрон у ЧД. На этом принципе основан протокол квантовой телепортации энергии из ЧД или контролируемого излучения Хокинга. На измерение флуктуаций вакуума тратится меньше энергии, чем извлекается из ЧД.
Всегда интересовал такой вопрос, возможно глупый. Что будет если в черную дыру кидать антивещество понемногу. Она в какой-то момент перестанет быть черной дырой и мы сможем посмотреть что там?
По современным представлениям чёрная дыра увеличится, проглотив любую массу, независимо от того, вещество это, антивещество или излучение.
Ну т.е. получается она не из вещества сделана, как это работает то тогда? Или типа в условиях такой гравитации там вещество и антивещество не сможет сколлапсировать?
Кидать нужно не антивещество, а вещество с отрицательной массой. Хотя бы отрицательные флуктуации энергии вакуума, как в протоколе контролируемого излучения Хокинга. Тогда ЧД просто испарится - быстрее, чем естественным путём.
И тогда мы сможем посмотреть что стало с етм веществом когда ЧД перестанет быть ЧД или она не перестанет?
Скорее всего, в конце испарения ЧД просто взрывается без остатка. А чтобы узнать, из чего она состояла, нужно собрать все до единой частицы излучения Хокинга и смоделировать ЧД на квантовом компьютере.
а вы раскручивайте и бросайте раскрученное вещество (или бросайте не прямо а по касательной) - тогда ЧД тоже раскрутится и если ее раскрутить очень сильно, то мы сможем подлететь к ней поближе и "посмотреть что там" :)
Ни один наблюдатель (частица, измерительный прибор — что угодно) не может одновременно увидеть то, что происходит снаружи горизонта событий, и то, что происходит внутри.
Снаружи - понятно. А почему изнутри не видно и то, и другое? Ничего не мешает излучению упасть обратно внутрь. Правда непонятно, что будет с информацией, которая то излучается, то возвращается неопределённое количество раз.
Излучению Хокинга? Нет, если одна из пары частиц уже упала, вторая за ней не последует. Просто упавшая частица отрицательной энергии изнутри будет считаться частицей положительной энергии, летящей к сингулярности. Но изнутри свободно падающему холонавту видно только то, что происходило снаружи до пересечения им горизонта.
А что ей запретит? Вот у нас есть пара черных дыр. Вторая частица улетела, была завёрнута обратно второй черной дырой (вероятность этого вполне не нулевая) и благополучно вернулась.
Увидеть он её не сможет только по причине того, что не сможет дождаться? Кстати почему видно только до пересечения? Изнутри же ограничений на видимость снаружи вроде нет. Проблема только как-то замедлить своё падение, чтобы свет догнал. Хорошая, правда, проблема. Да и он же вообще, вроде, не должен видеть пересечение. Для него горизонт всегда в внизу. А по вашей логике ему просто свет выключит после пересечения.
Чтобы виртуальная частица стала реальной и забрала массу у ЧД, она должна с чем-то провзаимодействовать. Хотя бы с другой ЧД, в которую она упадёт. Если речь идёт о двух сливающихся ЧД, поглощающих излучение друг друга и больше ничего, они становятся сильно между собой запутанными и содержат информацию в общей червоточине.
Холонавт может ускориться против падающего с ним света, тогда он увидит ближайшее будущее вселенной в ускоренной промотке, из-за синего смещения. Но это ускорит и его падение на сингулярность. Свет будет выключать постепенно, пока вселенная позади не схлопнется в точку.
Напрашивается интересная статья про квантовую теорию информации. Про дисциплину на стыке математики, информатики, квантовой физики только желательно побольше со стороны информатики.
Термодинамика чёрных дыр. Энтропия Бекенштейна-Хокинга, комплементарность Сасскинда и дуальность Малдасены