Наконец-то обнаружен аналог излучения Хокинга в холодном квантовом газе

Рис. 1. Корреляция плотности в бозе-эйнштейновском конденсате по обе стороны от скачка скорости течения — аналога горизонта событий черной дыры

Рис. 1. Корреляция плотности в бозе-эйнштейновском конденсате по обе стороны от скачка скорости течения — аналога горизонта событий черной дыры. Не читая новости, попробуйте найти на этой картине проявление хокинговского излучения. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature Physics

Не имея возможности создавать реальные черные дыры, физики научились воспроизводить их основные черты в других системах, доступных лабораторному изучению. Не так давно они создали аналог горизонта событий в сверххолодном облачке газа — квантовой среде, которая удобна для работы и теоретикам, и экспериментаторам. Сейчас, после нескольких лет усилий, одному из лидеров этого направления исследований удалось-таки зарегистрировать аналог ключевого квантового эффекта черных дыр — излучения Хокинга. Регистрация была довольно опосредованная, но она позволяет надеяться, что скоро различные сугубо теоретические вопросы на пересечении квантовой механики и сильной гравитации могут быть изучены в лаборатории, по крайней мере на уровне аналогий.

Излучение Хокинга и его аналоги

На днях в журнале Nature Physics была опубликована работа, в которой заявлялось об обнаружении хокинговского излучения — правда, не от настоящих черных дыр, а от их лабораторных аналогов. Сообщение об этом прошло по многим СМИ: шутка ли, эффект на пересечении теории гравитации и квантовой механики доступен теперь лабораторным измерениям!

Здесь есть, однако, два момента, которые охлаждают пыл. Во-первых, при всей технической важности измерений, ключевое слово здесь «аналог». Наблюдался эффект, который лишь напоминает излучение Хокинга, от объекта, который напоминает горизонт событий черной дыры. Да, эффект квантовый, и да, ситуация математически схожа с реальной гравитацией — но это именно аналог черных дыр. Помогут ли они нам что-то узнать о реальной гравитации и реальных черных дырах — неясно.

Во-вторых, формулировка «обнаружено излучение» обычно воспринимается так: есть объект, он испускает волны (в нашем случае не электромагнитные, а звуковые), и физики их поймали. В данной работе не было и этого. Излучение Хокинга даже в такой системе очень слабое, оно соответствует температуре около нанокельвина, и ловить его напрямую очень трудно. Были обнаружены косвенные признаки излучения Хокинга (рис. 1). Они достаточно надежные, но все-таки это более опосредованное измерение, чем звучит поначалу.

Тем не менее работа очень интересная, поскольку она является кульминацией целого этапа экспериментальных и теоретических исследований. Попробуем рассказать о ней по возможности доступными словами — хотя ситуация, когда сами физики одно сложное явление (черные дыры, горизонт событий и излучение Хокинга) моделируют другим (бозе-эйнштейновский конденсат), задачу осложняет.

Начнем с настоящего излучения Хокинга. В классической общей теории относительности черные дыры холодны, безжизненны, вечны и неуничтожимы. В квантовой теории выяснилось, что в них всё же есть какая-то «движуха»: они, с точки зрения далекого наблюдателя, излучают фотоны с примерно тепловым спектром — знаменитое излучение Хокинга. Для читателя, который из научно-популярных материалов слышал, что квантовая механика и теория гравитации конфликтуют друг с другом, подчеркнем: здесь речь идет не о квантовой гравитации, а о квантовой электродинамике на фоне классического стационарного гравитационного поля черной дыры. Нельзя сказать, что тут всё понятно, но по крайней мере проблемы здесь другие, нежели в квантовой гравитации.

Идем далее. Механизм излучения заслуживает отдельного отступления, поскольку тут есть широко распространенная, полюбившаяся научно-популярным изданиям иллюстрация хокинговского излучения, которая, однако, не вполне воспроизводит реальное вычисление.

Согласно распространенной иллюстрации, вакуум постоянно кишит виртуальными парами частиц и античастиц, которые рождаются и тут же схлопываются. Однако если такая флуктуация произойдет рядом с горизонтом событий, то одна частица, будучи под горизонтом, упадет на черную дыру, а вторая, над горизонтом, «отжав» от напарницы положительную энергию, сможет улететь вдаль. Эти-то частицы мы, по крайней мере, в принципе, можем зарегистрировать как излучение Хокинга.

Проблема с этой иллюстрацией в том, что она предлагает локальный механизм рождения пар: вот тут, прямо сейчас и прямо на горизонте, и происходит разделение частиц. Между тем, локально горизонт ничем не примечателен. Метрика там меняется гладко, никакого пышащего частицами экрана там нет. В реальных формулах излучение Хокинга получается иначе. Этот процесс не локальный, а глобальный, и он опирается на то, что горизонт существовал не вечно, а сформировался в какой-то момент.

Суть в том, что состояние вакуума электромагнитного поля — то есть состояние отсутствия фотонов — не зафиксировано раз и навсегда, а зависит от того, на каком гравитационном фоне мы это вакуумное состояние определяем. До образования горизонта событий гравитационный профиль пространства был один, после образования — другой. То состояние электромагнитного поля, которое считалось вакуумом до образования горизонта, перестало соответствовать вакууму после. Оно, с точки зрения далекого наблюдателя, уже не пустое, а содержит пары фотонов разной энергии. Один фотон летит внутрь черной дыры, другой — наружу. Математически этот переход от одного вакуума к другому выполняется с помощью преобразования Боголюбова. Эти фотоны не родились в какой-то конкретный момент прямо на горизонте. Они как бы были «запасены» исходным состоянием и просто теперь, в условиях образовавшегося горизонта и изменившегося состояния вакуума, просачиваются наружу в виде излучения Хокинга.

Лабораторный аналог горизонта событий

Излучение Хокинга от настоящих астрофизических черных дыр зарегистрировать нереально, хотя бы потому, что его температура на порядки меньше температуры реликтового излучения. Однако, как заметил в 1981 году Уильям Унру, этот механизм не специфичен для гравитации, а возникает во всех системах, в которых есть аналог горизонта событий. Аналогия тут очень простая. Если в силу каких-то причин колебания не могут распространяться в одном из направлений, если их неуклонно «сносит» в противоположную сторону, то для наблюдателя эти колебания как бы и недоступны, они словно проваливаются под «горизонт событий». Квантовые законы вблизи такой границы тоже должны приводить к тому, что от нее будет разбегаться излучение, аналогичное хокинговскому.

На рис. 2 показана та конкретная система, в которой был реализован этот горизонт событий (подробности см. в новости В бозе-эйнштейновском конденсате создали звуковую черную дыру, «Элементы», 30.07.2009). Сверххолодное облачко атомов рубидия-87 находится в ловушке и вытягивается там в форме цилиндра (ширина облачка 3,6 микрона, длина около 0,1 мм). Ловушка обеспечивает тесное сжатие с боков, поэтому в поперечном направлении облачко не движется. При такой низкой температуре облачко находится в состоянии бозе-эйнштейновского конденсата и ведет себя целиком как единый квантовый объект.

Рис. 2. Квазиодномерный бозе-эйнштейновский конденсат, через который движется фронт лазерной потенциальной ямы в виде ступеньки

Рис. 2. Квазиодномерный бозе-эйнштейновский конденсат, через который движется фронт лазерной потенциальной ямы в виде ступеньки. Прохождение ступеньки заставляет конденсат течь со сверхзвуковой скоростью и, как следствие, резко уменьшает его плотность. Вверху: снимок конденсата, внизу — линейная плотность атомов. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature Physics

Специальный лазер создает дополнительную потенциальную яму в виде резкой ступеньки, которая движется вдоль конденсата со скоростью 0,18 мм/с справа налево. При приближении и особенно после прохождения фронта конденсат приходит в движение со скоростью 1,02 мм/с — он словно втягивается в потенциальную яму. Из-за этого течения его плотность резко понижается, что и видно на рис. 2. Внутри конденсата могут распространяться звуковые колебания, фононы, скорость которых зависит от свойств конденсата. В исходном состоянии их скорость составляет 0,57 мм/с, после прохода — 0,25 мм/с. Значит, после прохода фронта конденсат утекает вправо со сверхзвуковой скоростью, и никакие возникшие там колебания, даже если они были исходно излучены влево, фронт уже не пересекут. Это и есть аналог горизонта событий черной дыры.

Проход фронта, приводящий область конденсата в сверхзвуковое движение, — это и есть момент рождения горизонта событий в данном месте. Спокойное состояние конденсата от этого перестраивается, и появляются пары скоррелированных, квантово-запутанных фононов, которые разбегаются в противоположные стороны от фронта. То, что идет налево, — это и есть аналог излучения Хокинга в данной системе. То, что идет направо, — это аналог частицы-партнера, которая падает в черную дыру. В настоящей черной дыре эта вторая частица нам, конечно, недоступна, ведь она провалилась под горизонт. Но в системе-аналоге мы в принципе можем ее тоже наблюдать.

Регистрация излучения с помощью корреляций плотности

Если бы мы могли поймать излученные фононы, это стало бы прямым наблюдением аналога излучения Хокинга в конденсате. Проблема в том, что это излучение такое слабое, что поймать его напрямую очень трудно. Однако в 2008 году была предложена идея, как заметить излучение без непосредственной его регистрации.

Эффект по сути простой, но очень тонкий для измерения. Если внутри текущего конденсата бежит фонон (квант колебания), то его наличие локально меняет плотность конденсата. Если от горизонта в противоположные стороны бегут два скоррелированных фонона, то они локально меняют плотность по обе стороны от горизонта скоррелированным образом. Поэтому экспериментаторам надо не просто измерить плотность конденсата в какой-то точке n(x), а проверить корреляцию плотностей между двумя точками, n(x) и n(x'). Если плотности в точках x и x' флуктуируют независимым образом, то корреляция будет в среднем нулевая. Но если сквозь эти две точки прошли два квантово-связанных фонона, то корреляция будет отрицательной.

На рис. 3 показана та особенность, на которую надо обратить внимание в поисках излучения Хокинга в нашей системе. Здесь приведена плоскость координат x и x', и каждая точка отвечает корреляции между n(x) и n(x'). Белый цвет — корреляций нет; темный цвет — есть. Координаты x и x' здесь отсчитываются от горизонта событий в его системе отсчета. По рис. 2 видно, что отрицательные координаты — это область снаружи черной дыры, положительные — внутри. Две полосы, крыльями расходящиеся из центра, — это теоретическое предсказание, что плотность в соответствующих точках должна демонстрировать коррелированные флуктуации. Они вызваны прохождением двух связанных друг с другом фононов от горизонта в обе стороны. Угол раскрытия крыльев однозначно связан со скоростями фононов по обе стороны от горизонта.

Рис. 3. Характерный провал в функции корреляции плотности конденсата в двух точках, x и x\&\#39\;

Рис. 3. Характерный провал в функции корреляции плотности конденсата в двух точках, x и x'. Именно обнаружение таких полосок на рис. 1 и послужило основанием для сообщения о регистрации аналога излучения Хокинга в конденсате. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature Physics

Первоначальная идея была проработана в серии теоретических работ 2008 года и 2012 года. Проведенное в них детальное численное моделирование микроскопических уравнений конденсата подтвердило, что корреляции в самом деле возникают в момент формирования горизонта и сохраняются с течением времени, а также что их можно отличить от других особенностей на диаграмме корреляции плотности. Оставался, конечно, вопрос, можно ли их пронаблюдать в реальном эксперименте и не помешают ли этому остаточные тепловые колебания. В дальнейшем были изучены спектральные и прочие свойства возникающего в конденсате излучения Хокинга — но опять же, только теоретически.

Статья в Nature Physics рапортует об успешной экспериментальной реализации этой идеи. Примечательно, что все эксперименты и обработку данных выполнил в одиночку Джефф Штайнхауэр (Jeff Steinhauer), руководитель Лаборатории атомной физики в Израильском технологическим институте Технион (хотя, конечно, в изготовлении установки и в предыдущих экспериментах ему помогали коллеги).

Вначале, в качестве проверочного опыта, он проводил фронт через конденсат не равномерно, а с колебаниями. Эти колебания были вынуждающей силой, которая заставляла конденсат излучать фононы. Автор работы измерял в процессе этого плотность конденсата по обе стороны от границы и действительно видел сильные полосы, как на рис. 3. Однако это еще было обычное вынужденное излучение, а не спонтанное излучение Хокинга, возникающее словно ниоткуда.

Затем он повторил эксперимент с равномерно движущимся фронтом и получил картину корреляций, приведенную на рис. 1. На ней, конечно, видны флуктуации и посторонние детали (скажем, сильная полоса по диагонали), но самое главное — на ней тоже проступают тоненькие, но четко заметные крылья, как на рис. 3. Именно они и являются указанием на то, что в этой системе действительно происходит спонтанное излучение скоррелированных пар фононов, разлетающихся по обе стороны от границы. А значит, аналог излучения Хокинга в этой системе существует. Дальше автор выполнил несколько проверок свойств излучения: промерил ширину полосы на рис. 3, спектральное распределение излучения, зависимость корреляций от частоты. В целом, всё сходилось с теоретическими ожиданиями.

Возможные пути развития

Напоследок несколько слов про то, какие за этой работой могут последовать продолжения и чем вообще полезны такие исследования.

Во-первых, снова подчеркнем, что, несмотря на общую схожесть, распространение колебаний в движущемся конденсате и распространение фотонов в изменяющемся сильном гравитационном поле — это разные физические системы. Это аналогия между явлениями, и, как всякая аналогия, она имеет ограниченную применимость.

Например, в квантовых газах вы можете изменять систему, настраивая параметры, и получать разные результаты. В реальной гравитации физическая картина хокинговского излучения одна-единственная, без вариаций. Если вы в экспериментах с квантовыми газами получаете какой-то не вполне ожидаемый результат, то совершенно непонятно, стоит ли его ждать в настоящей гравитации — ведь это может быть просто особенность квантовых газов. Скажем, в этой работе Штайнхауэр выяснил, что корреляции между фононами ослабевают при низких частотах. В реальной гравитации такого не ожидается. Но это может быть просто артефакт эксперимента, связанный с конечной шириной границы или конечным временем образования горизонта.

Другое отличие: в реальной черной дыре есть сингулярность, и частица-партнер, падая на нее, безвозвратно исчезает, унося с собой квантовую информацию. В квантовых газах настоящей сингулярности нет. Поэтому даже если попробовать изучить в этой аналогии знаменитый парадокс исчезновения информации в черной дыре, то у нас не будет важнейшего этапа — исчезновения одной из частиц в сингулярности. Даже если мы всё же сможем найти какое-то явление, аналогичное сингулярности, не факт, что оно точно будет соответствовать реальной гравитационной картине.

Тем не менее целый ряд вопросов, похожих на вопросы об излучении черных дыр и об информационном парадоксе, теперь можно будет изучать в лаборатории. Скажем, можно проверить, что произойдет с хокинговскими фононами, если их партнеры, упавшие в черную дыру, провзаимодействуют определенным образом. Унесут ли хокинговские частицы отпечаток этого взаимодействия или нет? Или, может быть, удастся подобрать такие условиях, которые будут аналогичны не только обычной гравитации, но и экзотическим ее разновидностям? Такие-то опыты точно в природе не поставишь, а тут можно проверить предсказания теоретиков. Между прочим, тот же Штайнхауэр в 2014 году опубликовал статью, в которой в том же конденсате умудрился создать аналог не простой, а электрически заряженной черной дыры. В этой системе он наблюдал два горизонта, внутренний и внешний, а также явление усиления хокинговского излучения в пространстве между ними.

Так что есть вполне реальные надежды, что массовые эксперименты с тонко настраиваемыми квантовыми аналогами гравитации подскажут теоретикам, как двигаться дальше в описании квантовых свойств реальных черных дыр.

Источник: Jeff Steinhauer. Observation of quantum Hawking radiation and its entanglement in an analogue black hole // Nature Physics. 15 August 2016. Doi:10.1038/nphys3863. Статья доступна также как препринт arXiv:1510.00621 [gr-qc].

Игорь Иванов


132
Показать комментарии (132)
Свернуть комментарии (132)

  • Rattus  | 22.08.2016 | 07:22 Ответить
    >в реальной черной дыре есть сингулярность, и частица-партнер, падая на нее, безвозвратно исчезает, унося с собой квантовую информацию. В квантовых газах настоящей сингулярности нет. Поэтому даже если попробовать изучить в этой аналогии знаменитый парадокс исчезновения информации в черной дыре, то у нас не будет важнейшего этапа — исчезновения одной из частиц в сингулярности.

    Не очень понятно: даже если сингулярность в реальной ЧД таки должна быть, то откуда мы знаем, что она должна вести себя именно таким образом?
    Вроде бы на счёт сингулярности как раз очень редко осмеливаются говорить что-то определённое?
    Ответить
    • napa3um > Rattus | 22.08.2016 | 08:35 Ответить
      Определённости в сингулярности нет, и это своего рода и есть та единственная определённость относительно её свойств - в ней теряется информация из физических формул, описывающих поведение материи в её окрестностях, так, что нельзя "отмотать назад" состояние системы по текущим данным (восстановить информацию о прошлом).
      Ответить
      • Rattus > napa3um | 22.08.2016 | 10:42 Ответить
        Информация из имеющихся физических формул и реальных объектов туда попадающих - кагбе не обязательно одно и то же. ;~]
        Ответить
        • napa3um > Rattus | 22.08.2016 | 11:08 Ответить
          Физика изучает объективную реальность, а не предполагаемые фарфоровые чайники. "Реальный объект" для физики станет реальным только тогда, когда сможет быть описан формально.
          Ответить
          • Rattus > napa3um | 22.08.2016 | 11:27 Ответить
            Пффф! С каких это пор? Это же оксюморон! Какая реальность у формальных описаний?!

            Сингулярность как раз таки и есть почти такой чайник, поскольку не может быть проверен экспериментально. Мы верим в то, что он есть только опираясь на массу косвенных указаний, что он там должен быть.
            Строго говоря, это просто слово для обозначения того места, где существующие описания перестают работать. А там может быть даже другая, "вывернутая наизнанку" вселенная, где тоже ничего никуда не теряется. Никто пока не может ни подтвердить это ни опровергнуть.

            Поэтому физики и говорят о нём очень осторожно.
            Ответить
            • napa3um > Rattus | 22.08.2016 | 11:44 Ответить
              > С каких это пор?
              С момента становления научного метода.
              > Какая реальность у формальных описаний?!
              Объективная реальность - это реальность, формально описываемая физикой.
              > Сингулярность как раз таки и есть почти такой чайник, поскольку не может быть проверен экспериментально.
              Сингулярность - это ограничение описательных возможностей современной физики (возможно, неустранимое ограничение), которое приводит к потере информации при описании объективного явления, не позволяя восстановить информацию о начале эволюции явления по информации о его текущем состоянии.
              > Строго говоря, это просто слово для обозначения того места, где существующие описания перестают работать.
              Именно (только важно понимать, что эта "ограниченность описаний" может оказаться физическим свойством вселенной, а не следствием "низкой мощности" языка описания).
              > А там может быть даже другая, "вывернутая наизнанку" вселенная, где тоже ничего никуда не теряется.
              Всё верно, там могут быть и фарфоровые чайники, и единороги, которые пока не являются объективными явлениями, т.к. пока нет никакого формального эксперимента по их детектированию (отличению их присутствия от их отсутствия).
              > Поэтому физики и говорят о нём очень осторожно.
              Физики пытаются вывести содержательные формулы из тех, что у них уже есть, а так же поставить (или хотя бы сформулировать) эксперименты по проверке того, какая из новых формул соответствует реальности. А осторожно о параллельных вселенных в чёрных дырах рассуждают, скорее, писатели-фантасты, а не физики.
              Ответить
              • Rattus > napa3um | 22.08.2016 | 13:40 Ответить
                >С момента становления научного метода.
                И где же там такое требование?

                >Объективная реальность - это реальность, формально описываемая физикой.
                Т.е. пока что-то не описано формулами это следует считать несуществующим? Замечательно!

                >которое приводит к потере информации при описании объективного явления, не позволяя восстановить информацию о начале эволюции явления по информации о его текущем состоянии.
                У физиков Л.Сасскинда и т'Хоофта на этот счёт несколько иное мнение. Вам есть чем оспорить их аргументацию?

                >А осторожно о параллельных вселенных в чёрных дырах рассуждают, скорее, писатели-фантасты, а не физики.
                Да речь только о сингулярности как таковой, разумеется.
                Ответить
                • napa3um > Rattus | 22.08.2016 | 13:51 Ответить
                  Формальное описание не обязательно сводится к формулам. Бывают и феноменологические теории.

                  Не понимаю, о чём вы спорите. Вроде, уже всё должно быть понятно из вышесказанного. Не уверен, что вы сможете сформулировать мнение физиков, у которых было бы "несколько иное мнение на этот счёт". Скорее, это ваше мнение о том, как вы их поняли сами.
                  Ответить
                  • Rattus > napa3um | 22.08.2016 | 14:04 Ответить
                    >Не уверен, что вы сможете сформулировать мнение физиков, у которых было бы "несколько иное мнение на этот счёт".

                    Зачем мне за них формулировать, когда они сами это сделали давно: Л.Сасскинд "Битва при черной дыре". Там прямым текстом выводится, что информация в ЧД исчезать не должна, о чём был долгий спор с Хокингом, который в итоге это признал.
                    Если я что-то понял не так - покажите - что именно.
                    Ответить
                    • napa3um > Rattus | 22.08.2016 | 14:09 Ответить
                      Там не "выводится", а ставится задача на такой вывод, т.к. до этого эмпирический закон о сохранении информации в квантовой механике не нарушался. Окончательно эта задача не решена (версия Хокинга "спасает" только 50% информации). Вы не поняли научного статуса рассуждений и выводов в этой книге. "Битва" ещё продолжается.

                      https://ru.wikipedia.org/wiki/Исчезновение_информации_в_чёрной_дыре
                      Ответить
          • niki > napa3um | 22.08.2016 | 19:45 Ответить
            > "Реальный объект" для физики станет реальным только тогда, когда сможет быть описан формально.

            Это вас кто-то обманул.
            Ответить
            • napa3um > niki | 22.08.2016 | 20:22 Ответить
              Или вас (впрочем, бороться за буквы в формулировках я не стану, мне интереснее бы были более предметные возражения или дополнения).
              Ответить
              • nicolaus > napa3um | 23.08.2016 | 16:49 Ответить
                В отношении сохранения информации. Можно задать симметричный вопрос по отношению к вопросу пропадания информации в черной дыре. Если в начале большого взрыва частиц не было, то откуда появилась информация, например, об элементарных частицах. Сохранение информации должно быть симметрично во времени. Где левая часть уравнения, правой частью которой является наш Мир?

                В комментарии yngr от 09.08.2016 00:12 http://elementy.ru/novosti_nauki?discuss=432805 шла речь об интерпретации коллапса волновой функции. Я задал вопрос, будет ли правильной формулировка: При взаимодействии частицы с измерительным прибором, возможность, определенная в виде вероятности c помощью волновой функции, стала реальностью. На этот вопрос yngr не ответил. Однако мне все-же интересно мнение других людей.
                Ответить
                • napa3um > nicolaus | 23.08.2016 | 17:09 Ответить
                  > Где левая часть уравнения, правой частью которой является наш Мир?
                  За БВ как раз скрывается второй "физический" вид сингулярностей - космологическая сингулярность (помимо гравитационной, которая за ЧД). Т.е., там у физики тоже проблемы в восстановлении истории, наша вселенная пока что просто данность, а откуда она взялась - на текущий момент неизвестно.

                  > вот моё мнение: коллапса вовсе не существует
                  Да, насколько я знаю, это наиболее популярная точка зрения в физике - коллапс не физическое явление, а лишь мера информации наблюдателя о системе. (Только дальнейшие ваши выводы о сознании слегка ненаучны, я пока по диагонали ознакомился, чуть позже попробую возразить более предметно.)
                  Ответить
              • kosta68 > napa3um | 31.08.2016 | 12:14 Ответить
                Позволю себе следующее рассуждение: с точки зрения стороннего наблюдателя в черную дыру ничего не попадает, т.к. с его точки зрения процесс пересечения горизонта событий занимает бесконечное время (как и процесс образования ЧД). А с точки зрения сопутствующего наблюдателя ничего не меняется при пересечении горизонта событий. Разве не так?
                Ответить
    • Игорь Иванов > Rattus | 22.08.2016 | 12:12 Ответить
      Возьмем для простоты невращающуюся и незаряденную ЧД. Мы не знаем, что происходит прямо внутри сингулярности (или точнее, в крошечной области, где перестают работать известные законы). Но мы знаем, как записывается метрика снаружи от сингулярности (будь это под горизонтом или вне горизонта). Эта метрика (1) не имеет никаких свободных параметров (= ЧД не имеет волос), (2) никакие частицы не могут под горизонтом остановиться и удержаться от падения дальше.

      Поэтому что бы ни упало под горизонт, оно за конечное время достигнет сингулярности. Что с ним там произойдет, мы не знаем, но результатом будет все та же сингулярность слегка другой массы. Никаких других статических параметров у нее не может быть. Поэтому какие бы свойства ни несла упавшая частица с собой, они должны сгинуть в сингулярности.
      Ответить
      • Rattus > Игорь Иванов | 22.08.2016 | 13:45 Ответить
        >они должны сгинуть в сингулярности.

        Вот это-то и неочевидно. ЧД ведь не вечны. Мы же не знаем что будет с ЧД после её испарения. Или нет?

        Просто никак не могу это состыковать с тем, что вроде как все причастные уже давно признали, что в ЧД информация не исчезает, а тут опять. Или тут речь о другом?
        Ответить
        • napa3um > Rattus | 22.08.2016 | 14:26 Ответить
          Все причастные давно признали, что потеря информации в ЧД противоречит квантмеху и с этим нужно что-то делать, чтобы подружить квантмех с ТО (чтобы построить "теорию всего"). Но все причастные до сих пор не смогли найти нужное окончательное решение.
          Ответить
        • Игорь Иванов > Rattus | 22.08.2016 | 14:28 Ответить
          Непонятно, что там с информацией. Разные люди придерживаются разных точек зрения. Но насколько я понимаю, если эта информация и сохраняется, то либо в виде остаточной запутанности между излученными хокигнговскими частицами, либо в какой-то форме «записаны» на поверхности ЧД. Но это я просто пересказываю формулировки, я сам недостаточно понимаю текущую ситуацию.

          Насчет неочевидно, что должны сгинуть. Бог с ней, с самой частицей, мы не знаем, что с ней происходит к крошечной области в окрестности сингулярности. Но какие варианты остаются для _метрики_ вне этой области? Согласно ОТО, никаких. Это и называется сгинула, последствий не осталось.
          Ответить
          • Reaper > Игорь Иванов | 24.08.2016 | 16:33 Ответить
            Игорь, а ведь в определенном смысле у нас есть информация обо всех упавших в ЧД частицах - мы знаем, где они находятся. Я имею в виду их координаты. Ну, если они падают за конечное время в точку сингулярности. ЧД + эта информация. Причем интересна еще точность знания координаты в смысле принципа неопределенности. И еще момент один: если правильно понимаю, волновые функции виртуальных частиц связаны. Одна уходит за горизонт, и связь очевидно "рвется". С учетом того, что ЧД "вносит определенность" в вопрос местонахождения частицы, нет ли тут эффекта измерения и не отразится ли это на волновой функции оставшейся частицы?
            Ответить
          • Reaper > Игорь Иванов | 24.08.2016 | 18:08 Ответить
            Другими словами, по крайней мере отчасти, поведение упавшей частицы становится детерменированым, и внешний наблюдатель может утверждать, что с ней точно произойдет. Как ни крути, а это - информация.
            Ответить
            • napa3um > Reaper | 26.08.2016 | 11:35 Ответить
              Поведение упавшей частицы становится ровно таким же, как поведение всех других упавших туда частиц, что делает их неотличимыми (а всю совокупность этих упавших частиц - чёрной дырой). Это и есть потеря информации - мы по информации о положении частицы не сможем восстановить её историческую траекторию.
              Ответить
          • Reaper > Игорь Иванов | 24.08.2016 | 20:50 Ответить
            Извините, похоже, отбой=) Внешний наблюдатель никогда не получит информацию о пересечении частицей границы ЧД, чтобы сказать: "Ага! Теперь с ней точно будет то-то и то-то." Жаль=)
            Ответить
      • PavelS > Игорь Иванов | 22.08.2016 | 22:48 Ответить
        Никогда не понимал, какой интерес решать задачу в системе отсчета, несовместимой с внешним наблюдателем. Для внешнего наблюдателя частица будет вечно падать на горизонт. Это ИМХО и ответ про информацию. А что потом будет с информацией, когда по часам внешней вселенной пройдёт больше чем бесконечность - это уже за гранью физики. Если у вас есть объяснение, почему этот вопрос вообще физичен и не является областью религии, хотелось бы его выслушать.
        Ответить
        • -=www=- > PavelS | 23.08.2016 | 04:40 Ответить
          Насколько я помню такой парадокс разрешается так: Наблюдатель падающий в ЧД падает за конкретное время, но вот фотоны излучаемые им выбираются из гравитационной ямы до горизонта. Чем ближе к нему тем дольше выбираются и больше энергии теряют. Что и воспринимается удаленным наблюдателем как падающий обьект как бы зависает перед горизонтом и исчезает. На самом же деле он давно уже разорван близ сингулярности, просто свет от него все еще идет к нам.
          Ответить
          • persicum > -=www=- | 23.08.2016 | 08:12 Ответить
            Такое наглядное объяснение не может разъяснить ситуацию с близнецами, один из которых находится вблизи черной дыры (например, вращается в эргосфере). Когда он вернется после путешествия с ЧД, он будет заметно моложе своего братца. Получается, брату на Земле не просто казалось замедление времени изза преодоления фотонами гравитационной ямы, но так оно и было.
            Ответить
            • -=www=- > persicum | 24.08.2016 | 01:55 Ответить
              А вот это разные вещи (свободное падение в ЧД и вращение вокруг горизонта).
              Ответить
          • PavelS > -=www=- | 24.08.2016 | 09:46 Ответить
            Мне казалось что время падения будет бесконечным. Т.е. в СО внешнего наблюдателя информация не пересекает горизонт. В СО падающего наблюдателя информация движется с ним же самим, так что тоже проблем нет.
            Ответить
            • -=www=- > PavelS | 24.08.2016 | 09:58 Ответить
              Время конечным будет в любом случае, а вот фотоны с горизонта выбираться будут вечность. Или мы летаем вокруг горизонта (т.е. находимся возле него длительное время, а потом еще и возвращаемся) или мы свободно падаем на него и пересекаем на субсвете. Есть же разница.
              Ответить
              • ele > -=www=- | 24.08.2016 | 17:59 Ответить
                А как фотоны будут выбираться вечность? Расстояние бесконечно, что ли? У них же постоянная скорость.
                Ответить
                • -=www=- > ele | 25.08.2016 | 03:41 Ответить
                  Пространство-время сильно искривлено там, а скорость да она всегда и везде с.
                  Ответить
                  • ele > -=www=- | 25.08.2016 | 08:23 Ответить
                    Так откуда вы берете время убегания фотонов, равное вечности (т.е. бесконечности)? Либо "сильно искривлено" - значит бесконечно искривлено, либо любое конечное расстояние свет с постоянной скоростью пройдет за конечное время. Откуда вы берете "вечность"?
                    Ответить
                    • -=www=- > ele | 25.08.2016 | 09:53 Ответить
                      Ну будет вечно летать вдоль горизонта наматывая круги. Пока как в соседней ветке ЧД не проглотит еще кого нибудь расширив горизонт и поглотив фотон :)
                      Ответить
                      • ele > -=www=- | 25.08.2016 | 11:13 Ответить
                        А, мысль ясна. Наверно, что-то такое и есть, если фотон испускать на горизонте ровно вверх.
                        Моя мысль в том, что время действительно замедляется, потому что фотоны, испущенные вертикально вверх над горизонтом, хоть и сколь угодно близко к нему, доходят до удаленного наблюдателя вовремя, но со все большим красным смещением - как бы все реже испуская горбы ЭМ волны, - и отсюда вытекает замедление.
                        Вот короткая ссылка на википедию: http://urlid.ru/an5k
                        Ответить
                    • PavelS > ele | 25.08.2016 | 20:30 Ответить
                      Мне казалось, что там 2 фактора: 1) искривлено пространство, так что его становится больше в глубину 2) замедлено время, так что даже на единицу пространства по часам внешнего наблюдателя всё становится медленней. В итоге мне казалось что падение до горизонта по внешним часам будет бесконечным. Или не прав?
                      Ответить
                      • -=www=- > PavelS | 26.08.2016 | 02:14 Ответить
                        Да все верно. Но не правы. Вы все делаете одну и туже ошибку считая что горизонт это максимальное искривление и там все замирает. Это не так. Максимальное искривление вблизи сингулярности под горизонтом. Горизонт это всего лишь точку откуда уже не выйдет свет и не более того.
                        Ответить
                        • VICTOR > -=www=- | 26.08.2016 | 11:43 Ответить
                          В точке r=r_s метрика имеет разрыв (через бесконечность смена знака), где r - не длина радиус-вектора.
                          В Шварцшильдовских координатах частице, падающей на тело, потребуется бесконечно большое время t для достижения поверхности r=r_s.
                          Ответить
                          • -=www=- > VICTOR | 26.08.2016 | 15:06 Ответить
                            Только с точки зрения удаленного наблюдателя :)
                            Ответить
                            • PavelS > -=www=- | 26.08.2016 | 20:41 Ответить
                              Блин, столько рассуждений, вместо того чтобы признать, что вы были неправы. :)

                              Я ж утверждал, что по нормальному, неискривлённому времени, т.е. по времени где часы далеки от ЧД и пространство близко к плоскому, время падения будет бесконечным. Т.е. для всей вселенной вне ЧД будет наблюдаться что горизонт непроницаем, вообще никак. А попадание под горизонт - это как попадание в загробный мир, лишено физического смысла, т.к. а-приори лежит за бесконечностью времени с точки зрения ВНЕШНЕГО наблюдателя. Т.е. ты можешь построить любую геометрию загробного мира, но это БЕССМЫСЛЕННО с точки зрения науки т.к. институт НАУКИ НА ЗЕМЛЕ никогда не сможет получить информацию с подтверждением или фальсификацией этой теории. Галлюцинации падающего на ЧД не интересны, важно что он растечется по горизонту событий как бензиновая плёнка по сферическому океану и горизонт станет чуть выше.

                              Тут же ответ про парадокс информации. Горизонт непроницаем. Информация его не пересекает. Никогда, ни за какое конечное время. За время большее бесконечности - можно, но это уже не физика, а бред. Точка.
                              Ответить
                        • PavelS > -=www=- | 26.08.2016 | 20:25 Ответить
                          Слова про "всё замирает" произнесли вы, это слишком нечетко. Но, да. Если речь про гравитационное замедление времени, то да, на горизонте оно стремится к бесконечности. И в итоге путь до горизонта занимает бесконечное время, тем более что пространство искривлено так что глубина становится заметно больше чем 1/(2*PI) от периметра. Скажете, не так?
                          Ответить
                  • PavelS > -=www=- | 26.08.2016 | 20:26 Ответить
                    В формулу скорости надо подставлять замедленное время. Разве не так? Ведь искривлено не только пространство, но и время.
                    Ответить
                    • VICTOR > PavelS | 26.08.2016 | 23:03 Ответить
                      Найдите формулу перехода между ко- и контравариантными векторами и поймите, что с ними делать в ОТО.
                      Ответить
              • Mad_Max > -=www=- | 25.08.2016 | 04:15 Ответить
                Замедление относится не только к движению света. ВСЕ процессы аналогично замедляются - в т.ч. все внутренние процессы падающего объекта.

                С точки зрения удаленного наблюдателя время будет бесконечным. С точки зрения падающего - по идее время падения должно быть конечным и относительно небольшим. Одна проблема - за это небольшое время - в остальной вселенной пройдет бесконечность времени. В т.ч. например ЧД в которую он падал успеет испариться за счет излучения Хокинга еще до того как он долетит до ее центра.
                Ответить
                • -=www=- > Mad_Max | 25.08.2016 | 12:23 Ответить
                  Это не так. В СО падающего он достигнет сингулярности за конечное и довольно малое время, т.к. ЧД разгонит его до субсветовой при падении. Также вы правильно говорите, что за время его падения для остальной вселенной пройдет вечность. Вот только вы забыли одну деталь, это будет уже вблизи сингулярности, а не в момент пересечения горизонта. Также советую осознать наконец разницу между висением или вращением на орбите с работающим двигателем, причем огромной мощности, т.к. стационарных орбит вблизи горизонта нет (ближайшая стационарная орбита это несколько радиусов горизонта)и свободным падением в чд. Это разные случаи.
                  Ответить
                  • rrr2 > -=www=- | 26.08.2016 | 19:31 Ответить
                    Где-то можно взглянуть на оценочные вычисления ближайшей стационарной орбиты?
                    Ответить
            • ele > PavelS | 24.08.2016 | 17:15 Ответить
              Насколько я понимаю, любой реальный объект, несущий информацию, все же пересечет горизонт (в СО внешнего наблюдателя), потому что имеет массу.
              Объект может подойти к горизонту сколь угодно близко за конечное время. И когда он подойдет достаточно близко, он окажется внутри горизонта суммарной дыры с массой, равной сумме масс исходной дыры и нашего носителя информации. Наверное, со стороны будет казаться, что горизонт прыгнул ему навстречу.
              А бесконечное время получается, пока мы считаем массу объекта пренебрежимо малой.
              Ответить
              • -=www=- > ele | 25.08.2016 | 03:45 Ответить
                По вашему горизонт это некая поверхность чтоли? Интерстеллар посмотрите, там как раз довольно реалистично показано падение. В процессе падения у вас просто вся остальная вселенная на небе сжимается в кольцо как в дверной глазок и чем ближе к горизонту тем меньше этот круг на вашем небе будет. В конце концов он вообще в точку превратится. А насчет влияние на размер горизонта наблюдателем это конечно удачная шутка :):)
                Ответить
                • Mad_Max > -=www=- | 25.08.2016 | 04:11 Ответить
                  Это не шутка потому что наблюдатель - это какой-то материальный объект падающий в ЧД. И у него есть какие-то масса и энергия. Которые прибавляются к массе ЧД в которую он падает. А радиус горизонта ЧД однозначно задается ее массой.

                  Так что сам процесс падения чего-либо в ЧД приводит к тому, что горизонт ЧД немножко отодвигается от центральной сингулярности.
                  Ответить
                • nicolaus > -=www=- | 25.08.2016 | 06:55 Ответить
                  «В конце концов он вообще в точку превратится.»
                  Интересно, эта точка, в конце концов, захлопывается или нет?
                  Ответить
                • ele > -=www=- | 25.08.2016 | 10:05 Ответить
                  Нет, горизонт не поверхность. Красота с дверным глазком относится к СО падающего Купера. Обсуждалась точка зрения удаленного наблюдателя.
                  Черная тень в Интерстелларе - это не горизонт. Горизонт меньше тени и не виден.
                  Ответить
                • PavelS > -=www=- | 26.08.2016 | 20:33 Ответить
                  Да, горизонт - это поверхность. Собственно, это и есть черная дыра. Интерстеллара не надо. Размер горизонта после падения на него наблюдателя ненулевой массы конечно возрастёт, но это не скачкообразный процесс, т.е. по мере того как кирпич падает вниз, черная дыра будет чутка увеличиваться в диаметре и расстояние будет падать, но это будет постепенно, по мере падения, так что наблюдатель всё равно горизонт пересечь не сможет! Кирпич будет падать бесконечно долго, т.е. без учета испарения излучением Хокинга просто растечется по черной дыре увеличивая её размер, энтропия кирпича увеличит площадь горизонта.

                  В общем, я так это всё понимаю. Возможно, где-то ошибаюсь.
                  Ответить
  • Malcolm  | 22.08.2016 | 11:01 Ответить
    А по-моему это всего лишь частичное отражение звука на границе сред с разной плотностью.
    Ответить
    • Игорь Иванов > Malcolm | 22.08.2016 | 12:14 Ответить
      Отражение какого звука? Никакого звука на дыру не падает.
      Ответить
      • Malcolm > Игорь Иванов | 22.08.2016 | 13:17 Ответить
        так звуковой аналог же, значит акустический фонон падает
        Ответить
        • Игорь Иванов > Malcolm | 22.08.2016 | 14:29 Ответить
          Я еще раз говорю: в этом эксперименте фононы не падают на горизонт. Они только излучаются.
          Ответить
  • VICTOR  | 22.08.2016 | 11:17 Ответить
    Если говорить про излучение Хокинга, то при слиянии черных дыр у него идет резкий всплеск? Фактически в тот момент, когда 2 горизонта событий сливаются в один.
    Ответить
    • Игорь Иванов > VICTOR | 22.08.2016 | 12:25 Ответить
      Ну, ЭМ вакуум конечно перестроится, и в последний момент слияния во время деформации горизонта там будет переходный процесс. Может быть именно в этот момент будет всплеск излучения, я результатов расчетов не видел, но оно все равно остается в той же части спектра (типичная длина волны в несколько раз больше радиуса ЧД). Никакого излучения в сильно другой части спектра, например в оптике, не будет. После слияния температура после слияния упадет.
      Ответить
  • VladTmb  | 22.08.2016 | 14:40
    Комментарий скрыт
    • persicum > VladTmb | 22.08.2016 | 18:58 Ответить
      Может вам сделать сайт в народе или еще где и туда сливать свои потоки сознания? Тут научный форум все же
      Ответить
  • persicum  | 22.08.2016 | 18:54 Ответить
    На мембране еще 5-7 лет назад писали про моделирование излучения Хоккинга разными методами, и с закручивающейся воронкой воды, и от фронта лазера в нелинейной среде
    Ответить
    • VICTOR > persicum | 22.08.2016 | 19:03 Ответить
      Мне кажется, что моделировать нужно такой системой, свойства которой явно описывается квантовой механикой, а не классической. Бозе-конденсат можно и другими способами создать, выйдет 2-мерная система например.
      Ответить
  • OSAO  | 23.08.2016 | 08:32 Ответить
    Сингулярность, если буквально, это единичность явления. (Сингл - песня, выпускаемая одним диском). Гипербола, приближаясь к своей асимптоте, входит в зону, где бесконечно малое изменение аргумента вызывает бесконечно большое изменение функции, т.е., связь между аргументом и функцией распадается. Сингулярности - это область, где присутствуют только аргументы, без функций. Следовательно, описать её функционально просто невозможно. А нет функции, нет и информации. Как-то так...
    Ответить
    • Bul-Bic > OSAO | 24.08.2016 | 18:59 Ответить
      А я думаю как-то не так! Сингулярность - чисто абстрактное, т.е. математическое понятие, придуманное для того, что бы как-то обозначать ситуацию, которая возникает в реальном физическом мире, когда иные, привычные понятия уже не работают и не в состоянии не только пояснить состояние физ. объекта, а даже обозначить его! Сингулярность, это когда - не знаю как там, что там и где там дальше! Вот именно поэтому описать её функционально не просто невозможно, а бессмысленно, но это не мешает некоторым учёным в очень часто использовать эту метафизическую абстракцию для своих сугубо спекулятивных (я вкладываю в этот термин не более, чем Вики: от лат. speculatio — выслеживание, высматривание — в философии это отвлечённое рассуждение, тип теоретического знания, которое выводится без обращения к опыту «спекулятивное суждение») целей. Сложнее с "информацией"! Вообще-то, сначала надо бы уточнить, что учёные вкладывают в это понятие, скажете - зачем, отвечу, уверен, что 90% из участников разговора или делают вид что понимаю, что за этим определением, или знакомы с термином на уровне той же Вики, где чётко сказано: "Теория информации — раздел прикладной математики, радиотехники (теория обработки сигналов) и информатики, относящийся к измерению количества информации, её свойства и устанавливающий предельные соотношения для систем передачи данных. Как и любая математическая теория, теория, оперирует математическими моделями, а не реальными физическими объектами (источниками и каналами связи)" (конец цитаты). Поэтому я согласен с Вами, что если "связь между аргументом и функцией распадается", т.е если объект "исчезает за горизонтом реальности", то говорить о чём-то, что с этим объектом связано, столь же бессмысленно, в том числе и об информации - как некой логико-статистической характеристике физического объекта. Естественно, эти мои слова не касаются теоретического физика Хокинга, чьи многочисленные альтернативные теоретические труды давно претворились в новую альтернативно физику, по крайней мере в её новый раздел, который так и надо назвать «Раздел: Физика Хокинга». Я так заявляю, что никогда и нигде не встречал критических замечаний хокинговским фантазмам: этот теоретик получается вне критики, как жена Цезаря! Вот лишь малая пробежка по гулеловским хранилищам информации:

      Стивен Хокинг: Черные дыры — врата миров.
      Стивен Хокинг: он и его коллеги опровергают "теорему об отсутствии волос".
      Стивен Хокинг признал, что у черных дыр есть «мягкие волосы».
      Стивен Хокинг доказал: черные дыры ведут в иную Вселенную
      Стивен Хокин: маленькие чёрные дыры теряют энергию и постепенно испаряются.

      А здесь – отличный пример нашему молодому студенчеству! Пример не только беззаветного служения науке, но и полного раскрепощения буйной фантазии и смелости полёта научной мысли: настоящий учёный должен быть именно таким и в первую очередь – человеком не боящимся не только чужой критики, но и своих собственных ошибок и поражений (со страницы: http://www.astrogorizont.com/content/read-Avtor_teorii_chernix_dir_Ctiven_Xoking_ponovomu_obyacnil_ix_uctroictvo):
      …«Британский физик Стивен Хокинг выдвинул новую теорию, которая кардинально меняет прежние представления о черных дырах. Выступая на научной конференции в Дублине, ученый заявил, что прежде ошибался, утверждая, что черные дыры уничтожают все, что в них попадает. Теперь Хокинг уверен: черные дыры способны "выпускать" информацию...
      …"Я размышлял над этой проблемой 30 лет и теперь нашел ответ", - утверждает физик. "Излучение Хокинга" все-таки содержит информацию, и черная дыра, таким образом, не создает принципиальной проблемы для постижения прошлого и будущего.
      Новая теория Хокинга также лишает человечество надежды на то, что черные дыры могут послужить "машинами времени" или "воротами в другие вселенные". "Мне жаль расстраивать поклонников научной фантастики. Но если вы упадете в черную дыру, энергия вашей массы вернется в нашу вселенную в измененной форме", - указывает Хокинг.
      …Очевидно, что отказ от прежних взглядов нелегко дался профессору. В частности, он проиграл давнее пари своему научному оппоненту Джону Прескиллу. По условиям спора, проигравший обязан подарить победителю любую энциклопедию на его выбор: Хокингу пришлось достать для Прескилла бейсбольную энциклопедию. Пресскил выразил удовлетворение победой, но сообщил, что так и не понял сути новых построений соперника». (конец цитаты).
      Профессор не понял соперника, странно, но я прекрасно понял Хокинга, поскольку давно исповедую гениальный принцип, открытый и введённый в нашу отечественную академическую науку: реальность такова, какова господствует в ней на сегодня теория!
      Ответить
  • bopa  | 23.08.2016 | 18:13 Ответить
    В каком аспекте при анализе динамики (излучения) ЧД имеют исследования, связанные с Х-бозоном под руководством Джонатана Фенга:
    - Fifth force of nature could be key to understanding dark matter – Astronomy Now
    - Particle Physics Models for the 17 MeV Anomaly in Beryllium Nuclear Decays_1608.03591
    Ответить
  • rrr2  | 24.08.2016 | 00:02 Ответить
    > Между тем, локально горизонт ничем не примечателен. Метрика там меняется гладко, никакого пышащего частицами экрана там нет

    Так что же там происходит? Вот летим мы в полуметре от горизонта, дыра очень большая и очень неплотная — даже приливных сил нет. Поэтому мы ничего особенного не замечаем. Опускаем руку за горизонт - метрика меняется гладко, ничего вроде тоже не произойдет? А почему же мы не сможем вытащить руку обратно? :-)
    Ответить
    • persicum > rrr2 | 24.08.2016 | 09:50 Ответить
      Так как нет мировых линий (траекторий?), по которым должна двигаться рука чтоб выйти обратно.
      Ответить
      • rrr2 > persicum | 24.08.2016 | 17:31 Ответить
        В общем, парадоксально. Гравитационного красного смещения там тоже нет, из-за ничтожной разности гравпотенциала, так что до момента погружения за горизонт мы будем видеть руку в самом обычном виде. А потом вдруг - как отрезало! )
        Ответить
    • Валя Гриневич > rrr2 | 24.08.2016 | 17:28 Ответить
      Мы руку не сможем вытащить обратно потому, что не сможем ее туда опустить. Это напрашивается, если посмотреть одну из лекций Кипа Торна, в которой он показал, как распыляется в пространстве нейтронная звезда при пересечении горизонта черной дыры.
      Ответить
      • rrr2 > Валя Гриневич | 24.08.2016 | 17:34 Ответить
        Есть ли ссылка? Может, он имел в виду сильное приливное воздействие на нейтронную звезду? А мы тут выбрали сверхгигантскую ЧД, с почти равномерным полем.
        Ответить
        • Валя Гриневич > rrr2 | 24.08.2016 | 17:46 Ответить
          Лекция здесь, на 37-й минуте - слияние ЧД и НЗ:
          https://www.youtube.com/watch?v=_RcXVViaN-c
          Я не специалист, не могу рассчитать ЧД, чтобы были приемлемые приливные силы.
          Кажется, в этой лекции он привел мощность, которая выделяется при слиянии двух ЧД ЛЮБОЙ массы - 10 000 светимостей всей Вселенной. Поэтому можно предположить, что очень большая мощность выделится при опускании руки за горизонт ЧД любой массы.
          Ответить
          • rrr2 > Валя Гриневич | 24.08.2016 | 17:57 Ответить
            Спасибо, интересно. Но он там прямо говорит: "The tidal force from the black hole reaches neutron star and tears it apart"

            Это не наш случай.
            Ответить
          • Bul-Bic > Валя Гриневич | 24.08.2016 | 19:47 Ответить
            Валя Гриневич! Что бы рассчитать приемлемые приливные силы не будучи специалистом, надо как минимум иметь информацию о топологии реальных ЧД, (не приблизительных, шваршильдовских), да знать, кто там вместо гравитационного поля выбрасывает такие мощные релятивистские струи измолотого до элементарных частиц падающего на дырку вещества, да какова топология ГП ЧД. Кто владеете такими знаниями? Наверняка не владеет и уважаемый Кип Торн. К тому же мне не понятно, как "при слиянии двух ЧД ЛЮБОЙ массы выделяется одна и та же энергия в ... 10 000 светимостей всей Вселенной.
            Ответить
          • Mad_Max > Валя Гриневич | 25.08.2016 | 04:24 Ответить
            Вероятно он в неявной форме подразумевал что ЧД любой массы из тех что нам известны. Т.е. не меньше 3х солнечных как самый минимум.

            Ну либо сказал какую-то ерунду.
            Ответить
            • Валя Гриневич > Mad_Max | 25.08.2016 | 09:53 Ответить
              Он говорил именно о мощности, которая не зависит от массы ЧД. Выделяемая энергия зависит от массы ЧД: для массы порядка солнечной процесс длится доли секунд, а для масс миллиард солнечных процесс длится годы.
              Ответить
          • Mad_Max > Валя Гриневич | 25.08.2016 | 04:31 Ответить
            А приемлемые приливные силы будут у ЧД порядка 1 миллиарда солнечных и выше. Т.е. у гигантских ЧД в центрах старых галактик. Т.е. в принципе такие объекты могут существовать и судя по косвенным наблюдениям похоже даже реально существуют. Хотя и очень далеко от нас.
            Ответить
            • VICTOR > Mad_Max | 25.08.2016 | 16:20 Ответить
              Для 10 миллиардов масс Солнца будет 1522 м/с/с. То есть скажем на расстоянии 485 тысяч км от сферы гравитационного радиуса гравитация будет меньше на 0.05 м/с/с. Так что даже на объект размером с Землю не будут действовать слишком большие силы разрыва.
              З.Ы. Но тут я настоящее ОТО не учитываю.
              Ответить
    • Bul-Bic > rrr2 | 24.08.2016 | 19:37 Ответить
      Коллега rrr2, смелости Вашего мышления мог бы позавидовать сам Хокинг, а я просто в восторге: "Вот летим мы в полуметре от горизонта, дыра очень большая и очень неплотная — даже приливных сил нет. Поэтому мы ничего особенного не замечаем. Опускаем руку за горизонт - метрика меняется гладко, ничего вроде тоже не произойдет...". Я не Хокинг, поэтому ничего придумывать не буду, давайте я Вам расскажу правду (я это знаю точно, потому как там бывал…), что с вами произойдёт, если Вы опустите руку за горизонт, а вернее даже раньше: приближаясь к ЧД (для меня что есть горизонт, что его нету, не играет принципиальной роли, т.к. ЧД, она и есть и горизонт и сингулярность, что под ним и всё-всё остальное - от пяток до волос на её макушке из которой фантасты художники рисуют истекающие струи релятивистских джетов) вещество из которого Вы состоите (тело+одежда+ключи в кармане от квартиры, где деньги лежат) – всё-всё постепенно будет разложено (размолото) гравитационным полем ЧД сначала до элементарных частиц, а потом и до кварков...тут надо было бы сказать и до...но из чего состоят кварки науке пока не ведомо...но давайте я последую примеру Хокинга (надеюсь Игорь на этот раз проявит пример толерантности и в связи с альтернативистом Хокингом меня не обвинит и принудительной мойке в бане не подвергнет) и рискну продолжить уровень Вашего расчленения… а потом и до квантов пространства, некоторые есть гравитационные диполи, хотя некоторые называют их почему-то гравитонами! Т.е. Вы фактически будете возвращены в своё первозданное состояние! – в ткано пространства из которой всё и соткано в этом мире!

      Но, и это не важно, главное, что хотя вещество из которого Вы состояли сохраниться, но вот информация о нём (мой вариант, прошу с гипотезой Хокинга не путать) исчезнет полностью! Исчезнет в том смысле, что ни в самой ЧД (если они по Хокингу ведут в иную Вселенную), ни при возвращении кучки космологического пепла в нашу Вселенную, если эта ЧД то ли испарится у будущем, то ли шандарахнет в виде локального взрыва по аналогии с БВ и из этого пепла уже не возможно будет воспроизвести то, чем этот пепел был до этого, т.е. – Вас и ваши ключи от квартиры! Невозможно, потому, что чертёж Вашего ключа или формула Вашего ДНК были потеряны навсегда при Вашем расчленении! Вот Вам и ответ на вопрос: сохраняется или информация при падении физ. объекта в ЧД или не сохраняется! Просто и всё понятно. Или что-то – не ТАК?
      Ответить
      • rrr2 > Bul-Bic | 24.08.2016 | 19:41 Ответить
        "Не так" вот что - за счет чего меня размелет еще до горизонта? Гравитационный потенциал огромный, но градиента почти нет, поэтому не будет приливных сил. Дыра не вращается, поэтому вторичных эффектов типа frame dragging тоже не будет.
        Ответить
        • Bul-Bic > rrr2 | 24.08.2016 | 19:53 Ответить
          Как это нет градиента? А что же тогда ускоряет падающее вещество? Коллега, не верьте, что ЧД не вращаются! Вращаются, ещё как и вращаются, посмотрите хотя бы на рисунки художников соцреалистов, уж они-то со слов учёных рисую всегда волосы ЧД - закрученные в жгут струи магнитных полей и вылетающего из полюсов джетов, легко найдёте на сайтах изображение.
          Ответить
          • rrr2 > Bul-Bic | 24.08.2016 | 21:18 Ответить
            Рассмотрим случай невращающейся черной дыры - такие вполне могут быть. Для упрощения картины. Далее, возьмем сверхбольшую черную дыру, у них очень низкая плотность (ниже плотности воды) и можно пренебречь градиентом гравполя в масштабе человеческого тела - на него не будет приливных воздействий
            Ответить
            • Bul-Bic > rrr2 | 06.09.2016 | 21:00 Ответить
              Ещё раз: ЧД не могут не вращаться, того требует закон сохранения количества движения (Зако́н сохране́ния и́мпульса), что тут непонятного? Тоже самое происходило, когда из протооблака образовываются звёзды и планетные системы: из единичных моментов импульса звезда, планеты и их спутники обретают свой собственный вращательный момент...Потому во Вселенной всё вращается: от элементарных частиц до ...до самой Вселенной и теперь получены тому чёткие практические доказательства: спины к Э.Ч. и найденная совсем недавно спиновая асимметрия галактик в разных полушариях звёздного неба. Потому нет никакого смысла рассматривать не существующие не вращающиеся ЧД. Зачем, если это - теоретическое упражнение не более.
              Ответить
              • rrr2 > Bul-Bic | 07.09.2016 | 03:38 Ответить
                Это неважно - рассмотрим вращающуюся. Низкой плотности черной дыры и отсутствия приливного воздействия это не отменяет.
                Ответить
      • VICTOR > Bul-Bic | 24.08.2016 | 21:04 Ответить
        >всё-всё постепенно будет разложено (размолото) гравитационным полем

        Начнем рассматривать совсем гипотетический случай. Мы имеем дело с очень большой ЧД, на поверхности которой гравитация 1 "же". Забываем про все ТО и переходим к механике Ньютона (задача 2 тел). Мы точно знаем, что после падения ниже гравитационного радиуса чатсица должна разогнаться быстрее скорости света. Хорошо, СТО мы все же не забыли.
        Частица вроде как может вернуться от границы ЧД, так если у неё изначально энергия 0 или больше. Правда может у неё выросла гравитационная масса по формулам СТО? А не происходит этого потому, что падая по орбите частица начинает излучать ЭМ волны, а на релятивистских скоростях она испускает их со все большей скоростью.
        А может эту потерю энергии можно компенсировать внешним воздействием? Например возникло мощное электрическое поле и вытянуло частицу из-под горизонта.
        Ответить
    • ele > rrr2 | 24.08.2016 | 19:52 Ответить
      Это сейчас будет чудовищная спекуляция, но попробую объяснить так.
      Чтобы удерживаться на орбите вокруг черной дыры прямо над горизонтом, вы должны держать курс почти перпендикулярно горизонту с почти световой скоростью. Это из-за того, что подавляющее большинство мировых линий ведет под горизонт, кроме узкого направленного вверх конуса. Вы протягиваете руку к черной дыре, то есть вниз, под ноги (если летите головой вперед), потом благополучно поднимаете руку обратно, потому что в вашей СО там никакого горизонта не было. А для удаленного наблюдателя вы не дотянулись до горизонта из-за лоренцева сокращения вашей руки - вы ведь летите с почти световой скоростью.
      П.с. Нет уверенности, что можно таким образом применять СТО в сильном гравитационном поле.
      Ответить
      • Bul-Bic > ele | 24.08.2016 | 20:01 Ответить
        Еле, дорогой мой коллега! Мой Вам совет, если летите головой вперед на орбите вокруг черной дыры прямо над горизонтом с почти световой скоростью ...вспомните слова земного поэта-космолога: ОСТАВЬ НАДЕЖДУ ВСЯК ТУДА ЛЕТЯЩИЙ или хотя бы совет из детского мультика: НЕ СТОЙТЕ И НЕ ДВИГАЙТЕ А ТАК ЖЕ НЕ ЛЕТАЙТЕ, ТАМ ГДЕ ИДЁТ СТРОИТЕЛЬСТВО ИЛИ ПОДВЕШЕН ГРУЗ В ВИДЕ ЧД!
        Ответить
      • VICTOR > ele | 24.08.2016 | 21:09 Ответить
        >таким образом применять СТО в сильном гравитационном поле

        У меня вообще нет уверенности в том, как можно применять СТО вместе с ОТО. В теории можно записать преобразования Лоренца через "же мю ню", так например посчитать сдвиг скорости хода часов на спутнике. Можете попробовать посчитать что-то в системе отсчета центра масс, он ведь не должен сместится.
        Ответить
      • rrr2 > ele | 24.08.2016 | 21:30 Ответить
        Оригинально! )) Надо бы построить решение для двух тел, соединенных пружиной, летящих близ горизонта с пружиной вдоль вектора поля, но не владею ОТО в нужной степени.
        Ответить
        • ele > rrr2 | 24.08.2016 | 21:59 Ответить
          И я не владею, увы.(
          Ответить
        • VladTK > rrr2 | 25.08.2016 | 06:36 Ответить
          Релятивисткий осциллятор в пространстве-времени Шварцшильда (Керра). Занятная штука...
          Ответить
    • -=www=- > rrr2 | 26.08.2016 | 04:30 Ответить
      Возле горизонта нет стационарных траекторий. Грубо говоря чтоб лететь над горизонтом в нескольких метрах необходим постоянно работающий двигатель чудовищной мощности. Т.е. корабль будет испытывать постоянное огромное ускорение. Тоже самое при зависании в метре от горизонта. Там уже не до "протягиваний" рук за горизонт :) Ну и да, надо еще очень постараться опеределить, в метре ты ли и в 100500км от горизонта.
      Ответить
      • rrr2 > -=www=- | 26.08.2016 | 16:17 Ответить
        Разве гравитационное поле даже в случае ОТО не консервативно? Прилетает пробное тело близко к ЧД, сильно ускоряется, но за счет чего оно теряет энергию (и поэтому от нее не улетает)? Если пробное тело не заряжено, то только за счет излучения гравволн, нет?
        Ответить
        • VICTOR > rrr2 | 26.08.2016 | 16:40 Ответить
          Трение об газ? Если мы предполагаем, что вокруг ЧД всегда есть концентрация частиц n>1 (частиц на объем пробного тела). То есть любое реальное тело участвует в взаимодействии на микроуровне (скажем электроны на поверхности ТТ с окружающей плазмой) и с какой-то вероятностью отдаст энергию, а не получит.
          Консервативность в ОТО - интересный вопрос, механика Гамильтона там плохо работает. Так что перейдем к аналогу в ТО этого уравнения:
          http://edu.alnam.ru/book_clmeh.php?id=10
          Ответить
    • PavelS > rrr2 | 26.08.2016 | 20:53 Ответить
      С точки зрения падающего наблюдателя горизонта вообще нет, т.к. он ничем не обозначен. О чем речь? Решая вопрос про руку, опущенную под горизонт, реши сначала с чьей точки зрения задача должна быть решена. Если ты падаешь на черную дыру то тебе кажется что ты всегда сможешь высунуть руку. С точки зрения внешнего наблюдателя - ты её даже под горизонт просунуть не можешь, т.к. с точки зрения внешнего наблюдателя горизонт - непроницаемый экран, об который ты разбился и умер. Но ты сам ещё не знаешь что ты умер, вот и думаешь что у тебя есть руки...

      Так вот меня категорически не интересуют решения с точки зрения падающего наблюдателя. Т.к. они как бэ это сказать, сильно субъективны. Меня интересуют решения, в которых хотя бы 2 наблюдателя могут видеть одно и то же - а это всегда внешние наблюдатели.
      Ответить
      • rrr2 > PavelS | 26.08.2016 | 21:45 Ответить
        Падающего наблюдателя. Но он вращается по круговой орбите рядом с горизонтом (но не за ним - с точки зрения внешнего наблюдателя), ничего не просовывает, испытывает невесомость. И может посылать световые сигналы внешнему наблюдателю.
        Ответить
      • -=www=- > PavelS | 27.08.2016 | 06:34 Ответить
        "Меня интересуют решения, в которых хотя бы 2 наблюдателя могут видеть одно и то же" - это беда, тогда у вас уже с СТО проблемы не говоря уже о большем :)
        Ответить
        • PavelS > -=www=- | 27.08.2016 | 20:02 Ответить
          Беды нет, с пониманием СТО проблем тоже нет. Ключевое понятие СТО - это "событие". Т.е. факт свершения события в СТО абсолютен, и если событие происходит в одной системе отсчета, то оно будет иметь место в любой другой (инерциальной СО). Ну например, если 2 протона столкнулись, то они столкнутся в любой другой СО, не важно с какой скоростью движущейся относительно нас. Событие столкновения будет выглядеть по-разному (кто с кем столкнулся и под какими углами разлетаются струи продуктов столкновения), но факт столкновения будет абсолютен, такие параметры как количество струй - тоже. Собственно преобразованием над событиями, заданными в координатах разных СО всё СТО и занимается - но важно что в каждой СО событие есть, координаты преобразуемы. Если же понятие события размыть до того что событий нет, не наблюдается их с разных точек зрения, то СТО уже будет не наукой, а бредятиной.

          В ОТО то же самое. Есть уравнения и правила преобразования координат.

          Так вот всю физику подгоризонтного в черных дырах я считаю бредом (если к этому относятся чрезмерно серьёзно), т.к. события происходящие там не наблюдаемы для любого земного наблюдателя ни через какие цепи информации, хотя бы по той причине что подгоризонтное время принципиально оторвано от нашего (любое подгоризонтное событие происходит с падающим наблюдателем после бесконечного нашего времени). Это не физика, а вселенная загробной жизни. Игорь скажет что там действуют наши законы т.к. уравнения туда можно продлить непрерывно, я скажу что нет, там врата за которыми там Бог и Ангелы. А экспериментально проверить способа нет, никакого, даже нет теоретической лазейки что сложно, но можно. Потому это не наука.

          Точно также можно построить нелинейное преобразование, и пространство R-куб отобразить на шар конечного объёма (сказав что в некоторых координатах наша земная бесконечность будет на поверхности шара этих координат) и чисто математически в этой геометрии можно начать изучать то, что от Земли удалено дальше бесконечности и достижимо за время если у нас времени тоже больше чем бесконечность. Но смысла в этом я не вижу. Это схоластика чистой воды.
          Ответить
  • ZyabA  | 26.08.2016 | 14:36 Ответить
    Скажите, пожалуйста, а между, описанным в статье, механизмом генерации излучения Хокинга в конденсате и Черенковских излучением не существует связи? Аналогия вроде просматривается: "после прохода фронта конденсат утекает вправо со сверхзвуковой скоростью" и этот, движущийся со сверхзвуковой скоростью, конденсат служит источником фононов.
    Ответить
    • VICTOR > ZyabA | 26.08.2016 | 16:47 Ответить
      Излучение Черенкова наверное выводят в разделе ЭД сплошных сред, связанным с оптикой. Хотя аналогия интересная. А так, любой движущийся в среде объект является источником звуковых волн. Просто при сверхзвуковом движении эти волны не могут дойти до плоскости x=0 за время пролета самолетов определенного расстояния вдоль оси x.
      Ответить
      • ZyabA > VICTOR | 26.08.2016 | 19:53 Ответить
        Переформулирую вопрос: Если бы после прохождение фронта конденсат начинал двигаться с дозвуковой скоростью, а не со сверхзвуковой, происходило бы испускание фононов?
        Излучение Хокинга появляется из-за перестройки вакуума, когда возникает горизонт событий. В случае конденсата "Проход фронта, приводящий область конденсата в сверхзвуковое движение, — это и есть момент рождения горизонта событий в данном месте." Если конденсат движется с дозвуковой скоростью, то горизонт событий не возникает. Следовательно, не возникает перестройки вакуума и нет излучения Хокинга? То есть сверхзвуковое распространение конденсата необходимо для того, чтобы возникали фононы?
        Складывается ощущение, что перестройка вакуума происходит при любом изменении гравитационного поля во времени, не важно присутствует в задаче ЧД или нет. И при любом изменении гравитационного поля во времени происходит испускание фотонов (и других типов частиц).
        Ответить
  • bmmp  | 27.08.2016 | 20:48 Ответить
    И всё таки я наверно чего-то фундаментально не понимаю. Как вообще могут для внешних наблюдателей существовать черные дыры, если для этих наблюдателей попадание материи под горизонт занимает бесконечно долгое время? Скорее, черная дыра для удаленного наблюдателя в любой момент времени выглядит как тонкий слой материи, размазанной по сфере с радиусом Шварцшильда. И никакая материя с его точки зрения в принципе не находится под горизонтом. Черная дыра оказалась черной скорлупой?
    Как могут расти такие черные дыры, увеличивать массу, для внешнего наблюдателя? Опять же, ничто для него внутрь дыры не попадает никогда. Тогда как мы можем в центре нашей Галактики видеть растущую дыру или предполагать, что она росла в прошлом? Может, растет не дыра, а скорлупа?
    Далее, чего там тогда намерял нам LIGO? Одна черная дыра падает на другую, но внутрь с точки зрения земного наблюдателя никогда не упадет. Тогда что видит LIGO, и почему этот процесс проваливания дыр друг в друга занимает не бесконечно длительное время, а земные миллисекунды?
    Ну и информационный парадокс, уже тут затронутый, похоже тоже и парадоксом тогда не является, ибо никакая информация с точки зрения удаленного наблюдателя никогда туда не проваливается, соответственно и не исчезает. А в скорлупе все сохраняется.
    И последнее, испарение черных дыр с точки зрения удаленных наблюдателей нам тогда зачем, если мы только что выяснили, что внутрь дыры никогда ничто не поступает? Они тогда что испаряют, если внутри ничего нет, ну разве что только то, что там оказалось с самого начала, когда в дыру превратился другой объект (первоначальный)? А после этого момента как мы уже поняли для внешнего наблюдателя горизонт непроходим. И вся материя сосредоточена в скорлупе снаружи горизонта событий.
    Короче, я вообще тогда ничего не понимаю в концепции черных дыр.
    Ответить
    • VICTOR > bmmp | 28.08.2016 | 17:49 Ответить
      >Тогда что видит LIGO, и почему этот процесс проваливания дыр друг в друга занимает не бесконечно длительное время, а земные миллисекунды?

      Почему - не скажу. Но процесс объединения горизонтов двух ЧД - это немного не то, что падения частицы на горизонт.
      А скорлупка над горизонтом через пару кг материи может оказаться под горизонтом.
      Ответить
    • persicum > bmmp | 28.08.2016 | 19:29 Ответить
      Вы начитались популярных книжек, в которых описывается падение на ЧД пробных тел, которые оказывают пренебрежимо малое влияние на ЧД. В реальности пренебрегать можно только до определенных пределов. Слишком близкая плотная материя деформирует горизонт дыры, и он проглатывает ее как удав мышку.
      Ответить
      • PavelS > persicum | 28.08.2016 | 22:29 Ответить
        По мне так неудачное объяснение.
        Ответить
    • PavelS > bmmp | 28.08.2016 | 22:14 Ответить
      > Скорее, черная дыра для удаленного наблюдателя в любой момент
      > времени выглядит как тонкий слой материи, размазанной по сфере
      > с радиусом Шварцшильда

      Да нет, ты всё понимаешь и твоё понимание очень неплохое.

      Это "Мембранная парадигма", об этом есть статья в вики, почитай. Твоё непонимание лишь в одном месте: надо учесть, черная дыра - это не то, что "внутри", а то, как это смотрится снаружи. Если что-то плавает как утка, крякает как утка и т.д., то это и называется уткой. Черная дыра - это прежде всего поле тяготения заданной "формы", и это поле оно как раз снаружи, в этом мире, а не в потустороннем подгоризонтном. Согласно мембранной парадигме, вся масса черной дыры сосредоточена на поверхности её горизонта (что ты называешь скорлупой), вот эта масса частиц и взаимодействует сама с собой и испаряется, излучая вовне излучение Хокинга, постепенно становится легче и стягивается в точку по мере того как ЧД становится легче и меньше размером.

      Процесс слияния ЧД формально занимает бесконечное время (это послезвон после слияния), но излучаемая вовне при этом мощность затухает по экспоненте и бесконечность "округляют" до тех пор пока сигнал не перестаёт детектироваться. Тут бесконечность для математиков, а для техников - конечность.

      Ну и наконец, с точки зрения внешнего наблюдателя динамичный массивный пузырь материи, расположенный на субатомном расстоянии от сферы Шварцшильдового радиуса и при этом свободно падающий вниз в условиях остановившегося времени (как ИМХО правильно представлять ЧД в динамике), через малое время становится фактически неотличим от статической точечной массы в центре ЧД (как ЧД представляет себе большинство). Т.к. горизонт находится на бесконечном красном смещении и масса, близкая к нему, фактически тоже не наблюдаема иначе как через поле тяготения. Так что ты рассуждаешь как ЧД должна выглядеть для внешнего наблюдателя. Да всё просто. Как ЧД, причем НЕ ВАЖНО КАК УСТРОЕННАЯ ВНУТРИ. Поле тяготения получится ОДИНАКОВЫМ ВО ВСЕХ СЛУЧАЯХ. Т.к. ЧЕРНАЯ ДЫРА - это фактически единственное устойчивое состояние поля тяготения и всё к нему придёт, из чего бы ты это поле ни составлял. А кроме поля тяготения там вообще ничего не видно, всё за огромным красным смещением.

      Теперь подведу итоги. Модель где масса ЧД статична и лежит в центре удобна для расчетов. Модель, где масса ЧД динамична и падает, падает, падает и при этом лежит на горизонте - это избавляет от парадоксов (например, парадокса информации). Обе модели дают абсолютно одинаково наблюдаемый извне объект. "От слова совсем" одинаковый.
      Ответить
      • nicolaus > PavelS | 29.08.2016 | 07:57 Ответить
        Может быть так. Пространство черной дыры можно представить в виде воронки, в сечении горлышка которой обозначен горизонт событий. В этом сечении пространство (поверхность горлышка воронки) перпендикулярно к плоскости нашего мира. Поэтому горизонт событий прыгать в нашу сторону не может. Это тоже самое, если попытаться переместится по оси Х (в сторону внешнего наблюдателя), «прыгая» по оси Y).
        Ответить
      • persicum > PavelS | 29.08.2016 | 10:43 Ответить
        На мой взгляд, спекуляция с послезвоном неудачна, это из той же серии, что чайник никогда не остынет, конденсатор никогда не разрядится... ЧД сливаются за доли секунды не в техническом, а в строгом смысле.

        Модель с мембраной заманчива, вся дыра принадлежит нашему миру, вся материя размазана по горизонту. Но при слиянии ЧД сливаются не только мембраны, но и горизонты под мембранами. То есть горизонты размыкаются, потом объединяются... И никакого бесконечного времени это не требует. Почему?
        Ответить
        • VICTOR > persicum | 29.08.2016 | 12:11 Ответить
          >ЧД сливаются за доли секунды не в техническом, а в строгом смысле.

          За 1 секунду - при массе не более 100000 масс Солнца - проходят расстояние в 1 гравитационный радиус. Значит если начинать с расстояния 300000 км + Rg(большей из дыр), то условное соприкосновение сфер Шварцшильда займет больше 1 секунды (скорость явно меньше световой).
          Про оценку времени слияния в СО самой дыры сказать ничего не могу.
          Ответить
          • nicolaus > VICTOR | 29.08.2016 | 18:12 Ответить
            Например, если представить горизонт событий дыры в виде сферы, то при слиянии дыр две сферы сначала соприкоснутся. При этом в точке соприкосновения на поверхностях сфер образуются бесконечно малые дырки. Затем края дырок раздвигаются, с трансформацией двух бывших дыр в один шар. Такое объединения необязательно должно приводить к перемешиванию поверхностей горизонтов событий дыр с внутренним содержимым дыр. Поэтому, материя, которая зависла над горизонтами событий дыр, будет висеть над общим горизонтом объединенной дыры.

            Слияние двух дыр совсем не доказывает, что материя из нашего Мира может попасть за горизонт событий дыры.
            Ответить
            • VICTOR > nicolaus | 29.08.2016 | 20:43 Ответить
              >При этом в точке соприкосновения на поверхностях сфер образуются бесконечно малые дырки.

              Соприкосновение 2 сферических горизонтов - это совсем абстракция.
              Потенциал выглядит "примерно" так:
              http://s018.radikal.ru/i524/1608/ed/8f90f0278b1f.jpg
              То есть между 2 ЧД есть область, где потенциал больше, чем на таком же расстоянии от одной звезды и максимально далеко от другой. Конечно я тут не учел эффективную потенциальную энергию вращения, но все равно предполагаю, что между 2 ЧД ещё до расстояния R=Rg1+Rg2 есть точк, из которой невозможно улететь.
              Ответить
              • nicolaus > VICTOR | 30.08.2016 | 16:00 Ответить
                Предположение о сферической форме горизонта сливающихся дыр это абстракция, для того, чтобы проиллюстрировать принцип слияния. При слиянии сферы дыр могут вытянуться по направлению друг к другу, при этом обязательно должна быть одна точка соприкосновения. Это не меняет принцип топологического преобразования двух дыр, каждая из которых имеет замкнутую поверхность, в одну дыру с замкнутой поверхностью.

                Необходимо учесть, что пространство вблизи горизонтов событий объединятся в ортогональной по отношению к пространству нашего Мира плоскости (объединяются горлышки воронок). При этом «сверху» на горизонты событий дыр нечего не падает. Поэтому такое объединение может произойти за конечное время для внешнего наблюдателя.
                Ответить
                • bmmp > nicolaus | 31.08.2016 | 13:33 Ответить
                  > При этом «сверху» на горизонты событий дыр нечего не падает. Поэтому такое объединение может произойти за конечное время для внешнего наблюдателя.

                  Ну то есть в вашем объяснении принципиально именно то, что сливаются именно две ЧД. И тогда они могут слиться за конечное время по часам внешенего наблюдателя. А вот если одну ЧД заменить на, допустим, нейтронную звезду, то сразу выяснится, что нейтронная звезда не может упасть на ЧД за конечное время. Это различие довольно странно. Думаю, пока вторая ЧД не соприкасается горизонтом с первой ЧД, эта первая ЧД ничего не знает про то, кто к ней приближается, ЧД или нейтронная звезда. Поэтому для внешнего наблюдателя время приближения второй ЧД, как и нейтронной звезды, к горизонту первой будет бесконечным.
                  Ответить
                  • nicolaus > bmmp | 01.09.2016 | 16:27 Ответить
                    «Это различие довольно странно.»

                    Ничего странного в этом нет. При слиянии дыр необходимо учитывать топологию пространства- времени дыр. Топология пространства времени черной дыры отличается от топологии нейтронной звезды.

                    Нейтронная звезда принадлежит нашему миру и нашему времени. Материя из нашего мира достигнет горизонта дыры за бесконечное время в будущем (будет падать на горизонт бесконечное время). В отличии от нейтронной звезды любая черная дыра имеет все временные горизонты, которые есть у черных дыр. Поэтому черные дыры могут слиться путем объединения временных горизонтов, без падения друг на друга.
                    См. также комментарий от 30.08.2016 16:22
                    Ответить
        • PavelS > persicum | 29.08.2016 | 21:29 Ответить
          Именно так и есть. Свет от выключенной лампочки бегает по комнате затухая в Н раз при каждом отражении. Точно также и по послезвон. Только послезвон имеет геометрическую интерпретацию как гаснущая амплитуда возмущений. Точно также любая частица, падающая на ЧД - это возмущение. Оно гаснет, довольно быстро, но согласно уравнениям ОТО в строгом смысле не гаснет никогда. По этой причине в философском плане частица прилипает к ЧД но при этом всё равно остаётся частицей нашей вселенной. Обрати внимание, я стараюсь не обсуждать горизонты и боже упаси, сингулярность в центре.

          Что горизонты сливаются. Ты в этом точно уверен? Может между двумя ЧД всегда будет оставаться после слияния тоооненькая прослойка этой вселенной?
          Ответить
          • nicolaus > PavelS | 30.08.2016 | 16:22 Ответить
            В тоненькой прослойке нет необходимости. По меньшей мере, горизонт событий и его окружение одной дыры может слиться со своим горизонтом другой, где такое же время. При этом внешний наблюдатель будет фиксировать этот процесс за счет фиксации последовательности одновременных событий. Т.к. считается что положение горизонта сливающихся дыр является наблюдаемым, при этом наблюдаемыми является перемещение горизонтов (как следствие перемещений дыр), то будут наблюдаемым положения всех промежуточных стадий слияния и само слияние, поскольку горизонты событий двух дыр не путешествуют во времени друг относительно друга (не переходят из одного временного горизонта в другой относительно друг друга). Слияние горизонтов для внешнего наблюдателя будет идти с темпом по локальному времени местного наблюдателя, находящегося вблизи горизонта.
            Ответить
            • persicum > nicolaus | 30.08.2016 | 21:17 Ответить
              Допустим, модель пульсирующей вселенной верна. Как смогла образоваться сингулярность перед БВ, если материя не может пересечь горизонт? По собственному времени?
              Ответить
              • nicolaus > persicum | 31.08.2016 | 07:15 Ответить
                Модель пульсирующей вселенной неверна. Материя, которая падает в дыру, может пересечь горизонт событий за конечное собственное время.
                Ответить
                • persicum > nicolaus | 31.08.2016 | 08:44 Ответить
                  Спрошу-ка я у главного... Многоуважаемый Игорь Иванов! Может ли падающая материя проникать за горизонт по времени наружного наблюдателя? Или она только размазывается в виде мембраны около горизонта?

                  Если верно последнее, непонятно, чем занимается Хоккинг всю свою сознательную жизнь? Если настоящих ЧД в природе не существует, к чему все эти измышления с потерей информации, с мягким светом и т.д.?

                  Я все ж думаю, что материя в ЧД проникает изза эффектов квантовой гравитации. Грубо говоря, вблизи горизонта материя распадается на микроскопические ЧД, а они сливаются с главной ЧД.
                  Ответить
                  • VICTOR > persicum | 31.08.2016 | 12:33 Ответить
                    >Грубо говоря, вблизи горизонта материя распадается на микроскопические ЧД, а они сливаются с главной ЧД.

                    ИМХО, такого быть не может. ЧД массой в 10 раз меньше имеет в 10 раз меньший радиус, значит для её образования нужна плотность в 100 раз больше. Может ли гравитация ЧД в области r=[Rg; 1.2*Rg] обеспечить создание такой плотности?
                    А вот если вернуться к теме гравиволн и слияния ЧД, то там при столкновении (чисто гипотетическом!) двух ЧД может быть такое. Есть две ЧД в процессе поглощения материи, но почему-то направление вращения воронок находятся под углом около 180 градусов. И эти две ЧД сблизились на такое расстояние, что есть точка, расстояние до которой от центра каждой ЧД не более Rg*2^(1/2).
                    Правда столкнуться эти 2 диска должны именно внезапно, тогда там будет большой бум и что-то может образуется (а кинетическая энергия газа перейдет в излучение).
                    Ответить
                  • bmmp > persicum | 31.08.2016 | 13:45 Ответить
                    Да, это правильно сформулированные вопросы, ИМХО, тоже хотелось бы услышать ответ))
                    Ответить
                  • Игорь Иванов > persicum | 01.09.2016 | 00:59 Ответить
                    Это будет очень долгий разговор, лучше вам все же прочитать какую-нибудь большую книжку по гравитации и черным дырам. У меня ж тоже нет готовых ответов на все вопросы. Но если кратко, то вот.

                    Для _наблюдателя_ падающее на ЧД тело перестанет быть наблюдаемым при приближении к горизонту, т.к. все испускаемые им сигналы из-за жуткого красного смещения уйдут из области частот, доступной для наблюдений. Когда-то от тела придет последний фотон — и всё. Поэтому для удаленного наблюдателя вопрос о том, что _нас самом деле_ случилось с телом — схоластический. Можно сказать, что тело вывалилось из той части вселенной, которая в принципе доступна ему для наблюдения.

                    Бывает, ничего страшного. Вывалиться из доступной для наблюдения части вселенной можно еще проще — перейти в равномерной ускоряющуюся систему отсчета. На эту тему есть много интересных вопросов, включая вопрос о том, будет ли излучать ЭМ излучение заряд, свободно падающий на ЧД. На русском языке есть умеренно доступное описание в книжке Пайерлса «Сюрпризы в теоретической физике».

                    Возвращаясь к ЧД: потеряв тело из виду, удаленный наблюдатель может только проверять, как изменилось грав поле в его собственной окрестности от падения тела. Так вот (это уже упоминали вверху в комментариях) — для него не важно, провалилось ли тело под горизонт или легло на него тонким блином, грав. поле будет такое же.

                    Теперь насчет излучения Хокинга. Вы все же перечитайте описание механизма излучения, которое я в этой новости привел. Оно опирается на то, что перестраивается вакуум ЭМ поля. (Кстати, типичные длины волн излученных фотонов — порядка размера горизонта, поэтому представлять себе излучение как маленькие фотончики, вылетающие прямо от горизонта, неправильно еще и по этой причине.) А вакуум перестраивается по _локально_ текущему времени, а не по часам удаленного наблюдателя. Поэтому не важно, что там будет думать удаленный наблюдатель — сколлапсировала звезда или замерла на горизонте. Излучение как реакция на этот процесс все равно будет.
                    Ответить
                    • persicum > Игорь Иванов | 01.09.2016 | 10:22 Ответить
                      Спасибо за развернутый ответ. Литературы по ЧД я прочел немало, и у меня сложилось впечатление, что существует два типа объектов, которые называются ЧД

                      1) "Истинные" ЧД, с сингулярностью внутри и ничем не примечательным горизонтом. Они получаются из решений уравнений ОТО, у них не растут волосы, они стыдливо прячут сингулярность за принципом космической чензуры. Проблемы с исчезновением информации - это их рук дело

                      2) "Технические" ЧД. Они лишь кажутся "настоящими" ЧД, так как падение в них материи бесконечно замедляется, и она размазывается тонким слоем вблизи горизонта. С такими ЧД работают астрономы. Для них лишь важно, чтобы объект был достаточно компактен для своей массы, которая превосходила бы потолок массы для нейтронной звезды.

                      Собственно, такой дуализм в описании ЧД и порождает большинство (или все) проблемы с их пониманием широкой публикой.

                      Вами и другими участниками обсуждения предложен подход *неразличимости* двух этих типов ЧД, причем он может быть оформлен как некий постулат (мембранная парадигма). Но не думаю, что все так просто. Могут быть реликтовые ЧД с настоящей сингулярностью еще тех времен, могут быть, возможно, БД с наблюдаемой сингулярностью. Некоторые струнные теории предсказывают модели ЧД с гигантскими струнами вокруг горизонта (что близко к мембранной парадигме), но другие находят клубки струн в центре ЧД (что соответствует сингулярности). Нельзя сказать, что проблема с сингулярностью (или с ее отстутствием) окончательно решена.

                      Ну и у меня есть подозрение, что квантовым образом материя может проваливаться за горизонт и падать на сингулярность, преодолевая бесконечное замедление времени ОТО. Мне все же нравится описание излучения Хоккинга через рожденную пару частиц, одна из которых находится под горизонтом, а вторая над. Тогда зеркальный этому процесс должен приводить к падению внешней материи из тонкого слоя внутрь дыры.
                      Ответить
          • bmmp > PavelS | 31.08.2016 | 13:42 Ответить
            > Может между двумя ЧД всегда будет оставаться после слияния тоооненькая прослойка этой вселенной?

            С точки зрения внешнего наблюдателя, похоже, так и есть. В этом и парадокс: все говорят о слиянии ЧД, о наборе ими массы, но одновременно с этим из уравнений ОТО следует, что этот процесс по часам внешних наблюдателей занимает бесконечное время. Т.е. с нашей точки зрения (наблюдателей на Земле) никакого роста дыр или их слияния мы видеть не можем.
            Этот парадокс чем-то близок к парадоксу близнецов, а также отсылает нас к концепциям абсолютного времени. Мы мыслим абстракциями именно абсолютного времени, а оно не абсолютно, зависит от системы отсчета.
            Ответить
            • PavelS > bmmp | 31.08.2016 | 23:24 Ответить
              Нет, не так. ЧД отлично набирают массу. Просто в массу ЧД входит не то, что упало на сингулярность и закончило падение, а что хотя бы падает (достаточно долго и глубоко). Упасть туда нельзя, там по меркам внешнего наблюдателя падать вечность - но падать-то это не мешает. Так вот всё что начало падать и падает, это складываешь - это и есть суммарная масса ЧД. И эта масса и проявляет себя как ЧД. И чем больше туда падает всего - тем больше размер ЧД.
              Ответить
              • bmmp > PavelS | 01.09.2016 | 00:50 Ответить
                Это да, без сомнения. То, что размазано вдоль горизонта событий, составляет гравитационную массу, которую весь остальной мир может считать черной дырой. В этом смысле они конечно растут.

                Речь шла чуть о другом: между падающей в ЧД материей и горизонтом в любой момент времени (для внешнего наблюдателя) есть прослойка нашего мира, поэтому в строгом смысле вся эта падающая масса - еще не часть ЧД. Но вся эта конструкция в совокупности гравитирует наружу точно также, как если бы вся материя была уже под горизонтом, это да.
                Ответить
                • PavelS > bmmp | 01.09.2016 | 09:47 Ответить
                  > строгом смысле вся эта падающая масса - еще не часть ЧД

                  Вы снова пытаетесь сказать, что ЧД в "строгом" смысле - это подгоризонтная атомарная неделимая масса, вызывающая горизонт. :) А всё остальное - в "нестрогом". :) Но главное, что я хотел сказать, вы поняли. Можно мыслить ЧД не привлекая такие слова как "сингулярность". Сингулярности в центре не интересны, т.к. в центр не попасть. Даже горизонт событий как понятие не очень-то нужен, т.к. вся гравитирующая масса запросто может быть над ним.
                  Ответить
                  • persicum > PavelS | 01.09.2016 | 10:28 Ответить
                    А какова толщина слоя? Планковская 10^-33 или еще какая?)Сингулярность интересна, так как в ней может существовать новая вселенная. А материя у горизонта не менее загадочна, чем в сингулярности. Из чего она состоит - из протонов, электронов и кварков? Едва ли. так как там барионные-лептонные числа не сохраняеются, получается какая то сверхплотная хрень с энтропией по микросостояниям планковского масштаба.
                    Ответить
                    • bmmp > persicum | 02.09.2016 | 21:09 Ответить
                      > получается какая то сверхплотная хрень

                      ничего подобного. В локальной системе отсчета так вообще ничего драматического не происходит (по-английски это состояние пересечения горизонта называют "no drama"), и для внешнего наблюдателя ни в какой момент времени там бесконечной плотности не получится - там для подсчета плотности надо учитывать релятивисткие эффекты изменения времени и расстояний.
                      Ответить
                      • persicum > bmmp | 03.09.2016 | 07:26 Ответить
                        Это как это? Столкнулись две нейтронных звезды и за доли секунды образовалась одна ЧД. Нейтронам пришел пипец, разве нет? Это огромная драма для материи!!
                        Ответить
                        • VICTOR > persicum | 07.09.2016 | 19:33 Ответить
                          Вроде как других вариантов быть не может? Масса 2 нейтронных звезд достаточно большая для образования ЧД? Или тут сравнение с обычной звездой (массой до 3 масс Солнца) некорректно?
                          Ответить
                          • persicum > VICTOR | 09.09.2016 | 21:46 Ответить
                            2 MC - еще НЗ, а вот 4 МС - однозначно ЧД
                            Ответить
                  • bmmp > PavelS | 02.09.2016 | 21:04 Ответить
                    > ЧД в "строгом" смысле - это подгоризонтная атомарная неделимая масса

                    "атомарная неделимая масса" - это я не знаю (вряд ли), а вот то, что "подгоризонтная" - это да, по определению ЧД так. Что под горизонтом, то - ЧД, а что над горизонтом - не ЧД, потому что может покинуть эту область, а не упасть под горизонт.
                    Ответить
  • prometey21  | 10.09.2016 | 22:24 Ответить
    Какие-то бесконечные рассуждения о горизонте ЧД. Даже Бога припутали! Ясно, что в ЧД - неизвестно что! А остальное - убогие рассуждения из-за незнания физики ОТО Эйнштейна! Лучше всех тему знает Игорь Иванов, а остальные путаются в двух соснах даже по поводу прохода материей горизонта ЧД! Столько галиматьи редко встретишь даже здесь!!!
    Ответить
  • Канделябр  | 15.09.2016 | 20:03 Ответить
    Прочитал весь 131 комментарий и понял, что о реальной ЧД у большинства даже понятия нет. Особо позабавил коммент :" Пролетаю я как то над ЧД, опускаю руку, а руки то и нет," Или, что плотность ЧД меньше , чем у воды. А ещё больше напрягли ( это в литературной форме) рассуждения про удалённого наблюдателя, где перевернули всё с ног на голову( для каждого удалённого наблюдателя своя система координат, для одного объект движется с одной скоростью - 100тыс.км/с, для другого с другой - 1 м/с и смешивать всё в кучу - это не по Шварцшильдовски ). ЧД это безусловно шаровой объект, по своей сути это тоже звезда - Царь Зведа, состоящяя (по видимому из кварков или что-то мельче, чего наука пока не знает). Поэтому под горизонт ничто не попадёт, можно только размазаться по горизонту в виде тех же кварков( или ещё мельче). ЧД-это как жернова, размалывает всё до состояния кварков или мельче, и только потом намазывает на себя. И никакой сингулярности у ЧД нет, это обычный объект нашей вселенной. Ещё удивило, что никто не заикнулся о джетах.А это что? Разве не информация пусть не из ЧД, ну хотя бы с её горизонта событий. Кстати вокруг Стрелец А звёзды крутятся в разных плоскостях и никакой воронки не наблюдается.
    Ответить
Написать комментарий

Другие новости


Элементы

© 2005-2017 «Элементы»