?

Log in

No account? Create an account
entries friends calendar profile Previous Previous Next Next
Перпендикулярное время черной дыры - don_beaver Page 2
don_beaver
don_beaver
Перпендикулярное время черной дыры
сhupin сделал интересное замечание, которое я хотел бы обсудить: «При этом получается, что внутри нынешней чёрной дыры вещество пока ещё разлетается. Вот это было интересное замечание, потому что я тут слушал недавно Сергея Борисовича Попова, и он с ходу отмёл возможность того, что мы живём в чёрной дыре, как раз потому, что внутри чёрной дыры всё должно падать к центру, а мы видим, что оно расширяется».
Мнение Попова я не обсуждаю, потому что он просто повторяет чужие мысли. При этом категоричность компиляторов очень характерна; автор идеи может сомневаться в своей идее, потому что он знает – на каких шатких основаниях она возведена, а вот попугай, знающий гораздо меньше, уже ни в чем не сомневается, а просто уверенно чирикает.
Итак, обратимся к серьезным источникам идеи – почему внутри черной дыры все должно падать к центру. Отмечу, что первоисточника излагаемой концепции я не нашел, поэтому выбрал из нескольких книг одну, где все компактно изложено – монографию Зельманова и Агакова. Эту суммарную картинку я сделал из слайдов к своим лекциям в Челябинском университете (2016-2018):


Итак, СТО и ОТО ввели 4-х мерное пространство – где 3 пространственные измерения и измерение времени имеют разные знаки (какие - несущественно, главное – разные. Это называется сигнатура метрики, по выбору автора - это может быть - + + + или + - - -). Мы живем в трёхмерном пространстве, где все нам понятно, и одновременно плывем по какой-то координате времени в будущее. Метрика Шварцшильда, если её рассматривают вне черной дыры, тоже имеет свою сигнатуру – см., например, 16.8 из слайда. Легко заметить, что если пересечь границу черной дыры, равную rg=2m в единицах G=c=1, то сигнатура метрики меняется: временной член становится положительным (по сигнатуре выбора Зельманова-Агакова), а радиальный – отрицательным. Это плохо. Из каких-то интуитивных соображений понятно, что сигнатуру метрики менять нельзя. Может и более серьезные доводы есть, но все равно тут у физиков консенсус: нельзя менять сигнатуру метрики. Нужно отметить, что внутрь черной дыры редко кто из физиков забирается – уж больно там темно. Но те, кто забирается внутрь, обычно делают такой трюк: они отрицательную радиальную компоненту метрики называют (переобозначают) временем, а положительную бывшую временную компоненту называют новой радиальной компонентой – см. красную стрелку на слайде, которая указывает на этот трюк. И так как на течение времени никто не покушается, то получается, что мы пришли к нестационарной метрике, в которой все валится к центру дыры. Вот откуда пошла мысль, что в черной дыре все страшно падает – тем более, это эмоционально согласуется с тем, что снаружи она все всасывает.
С моей точки зрения, такое переобозначение координат и времени - это безусловное насилие над метрикой, это абсолютно фальшивая нота в физике (при всем моем уважении к умнейшему Абраму Леонидовичу Зельманову, которого я знал лично). Отмечу, что мы не обсуждаем математическое решение (оно известно – это Шварцшильд), мы обсуждаем физическую интерпретацию этого решения, что является часто весьма сложной задачей. Напомню, что для правильной интерпретации формулы для роста инерции в СТО при приближении к скорости света (не как рост массы, а как замедление времени) потребовалось почти сто лет.

Насчет внутренности черной дыры. Я могу указать на еще один вариант исправления сигнатуры метрики (см. справа на картинке). Если предположить, что внутри черной дыры время становится мнимым, как и пространственные координаты, то это приведет к тому, что знаки в членах метрики будут исправлены и метрика сохранит свою сигнатуру, невзирая на переход внутрь черной дыры. Эту мнимость четырехмерного пространства времени я считаю красивым решением проблемы сохранения сигнатуры. К каким следствиям эта интерпретация приводит? Во-первых, безусловная нестационарность метрики пропадает, и к центру черной дыры уже ничего в ужасе не валится. Так что в просторной черной дыре вполне можно жить! Во-вторых, решается старый парадокс с соотношением времен падающего и внешнего наблюдателя: для падающего наблюдателя история внешнего мира заканчивается, и снаружи время становится больше, чем бесконечность. Что такое время, большее, чем бесконечность? Этот нерешаемый в линейном случае вопрос, легко решается в двумерном: это мнимое время или, геометрически, перпендикулярное время, которое с нашим, обычным, уже никак не соотносится. А как просыпаться по будильнику с мнимым временем? Чем мнимое время хуже обычного? Совершенно ничем. Для внешнего наблюдателя время внутреннего наблюдателя мнимое и наоборот: внутренний наблюдатель живет в обычном времени, зато считает, что внешний мнимо спит и мнимо зевает.

Где расположена масса для такого (пустого) решения Шварцшильда? Или, другими словами, для какого внутреннего распределения массы годится обсуждаемое решение с обсуждаемым преобразованием мнимости? Явно напрашиваются два варианта: масса сосредоточена или в центре, или распределена по границе черной дыры – и я склоняюсь к второму. Могу привести в пользу обсуждаемой интерпретации (и против «метода переобозначения») следующий мысленный эксперимент. Представим себе огромный шар разреженного газа. Космонавт лениво колеблется возле центра этого шара – плавно отлетает, потом слабая сила гравитации оставшегося за плечами газа его притягивает – и он снова плавно падает назад, пролетает негравитирующий центр, по инерции отлетает от него и т.д. Теперь, где-то далеко от космонавта на границе этого шара начинается работа по добавлению газа на границе и наращиванию радиуса шара. Как сказывается на космонавте эта активность? Да никак, тем более все еще квазиньютоновское и внутри сферических оболочек гравитация не увеличивается. Теперь представим, что шар, не меняя своей плотности, разросся до таких пределов, что гравитация на его краю замкнула шар в черную дыру. Согласно «методу переобозначения», внутри черной дыры ситуация скачком изменилась : время стало радиусом, а радиус – временем, а космонавт был сдернут со своей плавной траектории могучей силой и сброшен в нулевую точку, откуда ему запрещено вылетать. Для космонавта это выглядит дико: ничего по сути вокруг не изменилось, а мир летит в тартарары. Здесь нарушается какое-то правило плавных изменений или отсутствия резких скачков, которое должен выполнятся, потому что никаких математических катастроф внутри черных дыр не открыто. Зато в методе «мнимого времени» ничего страшного не происходит: космонавт в центре шара как наслаждался жизнью, так и наслаждается, а также может полететь наружу вместе с продуктами Большого Взрыва. Когда он полетит к краю шара или к границе черной дыры, то столкнётся с ростом гравитации и замедлением времени – также, как и космонавт, падающий снаружи и приближающийся к границе черной дыры извне. Именно об этом гласит преобразованная метрика внизу слайда – и поэтому я думаю, что она относится к случаю, когда вся масса черной дыры сосредоточена на её границе, в зоне остановившегося времени.
В целом, жизнь в черной дыре вполне возможна, поэтому мы тут и живем. Отмечу, что ряд авторов (например, Никодим Поплавский из США), не заморачиваясь этими сложностями, просто рассматривают Вселенную внутри черной дыры как в обычном пространстве, только замкнутом, без всяких драматических падений к центру. И они правы в своем здоровом практицизме.

Tags:

75 comments or Leave a comment
Comments
Page 2 of 2
[1] [2]
major_melody From: major_melody Date: September 13th, 2018 05:34 am (UTC) (Link)

Девять миллиардов имен Бога

Вспомнился рассказ Артура Кларка. "Черная Дыра" - одно из имен? :)

Edited at 2018-09-13 05:42 am (UTC)
gvk From: gvk Date: September 13th, 2018 05:49 am (UTC) (Link)

Перепендикулярные времена и две ЧД в нашем мире

В нашем мире есть две дыры, с временем каждой из них наше время перпендикулярно. А как "ориентированы" времена этих двух дыр относительно друг друга? Что произойдет с их временами, когда эти дыры сблизятся и сольются в одну дыру? Неужели времена во всех дырах нашего мира коллинеарны? Иначе при слиянии двух дыр их по разному направленные времена должны будут как-то "договориться" между собой, чтобы стать одним временем.
don_beaver From: don_beaver Date: September 14th, 2018 03:38 pm (UTC) (Link)

Re: Перепендикулярные времена и две ЧД в нашем мире

Это очень хороший вопрос, над которым стоит подумать. Он связан с вопросом, который меня тоже волнует: вот упал наблюдатель в черную дыру и стало его время перпендикулярно (кто-то скажет - причинно несвязано) с временем внешнего наблюдателя. Теперь внешний наблюдатель, следуя следом, тоже падает в ЧД. Увидит ли он впереди первого наблюдателя? То есть последовательность событий как-то должна сохраняться при переходе через границу черной дыры, не должно быть какого-то полного разрыва. Но тогда такого разрыва времен не будет и между двумя сливающимися дырами - их времена как-то согласованы через начальное время вншнего пространства.
roman_pekhov From: roman_pekhov Date: October 1st, 2018 01:32 am (UTC) (Link)

Re: Перепендикулярные времена и две ЧД в нашем мире

Простецкая геометрическая аналогия.  Пусть по искривлённой поверхности движется точка, через которую проведена нормаль к этой поверхности.  Со временем точка сближается с другой подобной точкой и, наконец, сливается с ней.  В момент слияния эти две нормали, конечно, параллельны.

Внутренние времена двух чёрных дыр перпендикулярны внешнему времени и, следовательно, параллельны между собой, если чёрдыры близки во внешнем пространстве.

Годится ли такая «геометрия времён»?
don_beaver From: don_beaver Date: October 5th, 2018 05:25 am (UTC) (Link)

Re: Перепендикулярные времена и две ЧД в нашем мире

Вполне возможно
p2004r From: p2004r Date: September 27th, 2018 03:52 pm (UTC) (Link)
То есть "стрела времени" обеспечивается "падением к центру" внутри мегадыры с предельной константной скоростью равной скорости света? Получается время это просто гравитация с точки зрения "на уровень выше в матрешке из черных дар"?
don_beaver From: don_beaver Date: September 29th, 2018 02:43 am (UTC) (Link)
Я бы не стал так утверждать. Вот случай замкнутой Вселенной или черной дыры размером со Вселенную. Внутри вещество распределено более-менее равномерно. На поверхности этого шара - да, орбитальные скорости равны скорости света, притяжения огромны, но внутри-то - нет! Почему наблюдатель возле центра этого шара должен испытывать какие-то безумные ускорения и обладать какой-то значительной скоростью? Там должна быть невесомость...
p2004r From: p2004r Date: September 29th, 2018 01:26 pm (UTC) (Link)
Жаль, очень красиво получается.

Разгон в дыру, поворот пространственной размерности и временной со всеми эффектами ОТО и затем после перехода внутри дыры время это уже гравитация с точки зрения внешнего наблюдателя (ну а для внешнего, даже "самого первого" время тоже "запускается" только в момент коллапса первичной материи в первую ЧД). И далее материя все время "проливается" сама в себя через "водопад ЧД" оставляя энтропию "снаружи"_что бы это не значило. :)
redgaim From: redgaim Date: November 7th, 2018 05:02 pm (UTC) (Link)
Про космонавта в газовом пузыре хотел сразу возразить, что пока он болтается, газ сколлапсирует к центру и он вполне на себе это ощутит. Потом понял что это не так, достаточно потребовать чтобы это был газ идеальных бильярдных шаров либо не взаимодействующих между собой частиц. И никакого коллапса не будет. Однако остается вопрос, не вводит ли всё-таки такая картина мира выделенное направление в пространстве ? Так вот сходу не соображу. Но интуитивно что-то такое представляется.

P.S. Пока ходил за пивом, понял что нет. Ибо если наш космонавт делает какой-то эксперимент по анизотропии пространства, он должен четко отследить момент, когда его газовый пузырь стал для внешнего наблюдателя черной дырой. Что заведомо бред. Забавная точка зрения...

Edited at 2018-11-07 05:56 pm (UTC)
75 comments or Leave a comment
Page 2 of 2
[1] [2]