Elektromagnetisches Schwarzes Loch?

Also habe ich in der Vergangenheit über etwas nachgedacht

Betrachten Sie eine große kugelförmige Schaumkugel mit homogener Dichte. Wenn eine Schaumkugel als ein Objekt definiert ist, das Materie mit 0 Reibung absorbieren kann (Beispiel: eine Gravitationsbohrung ohne ein Objekt im Inneren). Dies ist ein rein theoretisches Konstrukt.

Wenn die Schaumkugel einen Radius R und eine Ladung Q hat. Welche Ladung muss die Schaumkugel haben, so dass es eine genau definierte Kugel oder einen genau definierten Horizont gibt, so dass jedes Objekt mit einer negativen Ladung (auch wenn es das kleinste Stück ist) muss Reisen Sie schneller als C, um dem Feld des Balls zu entkommen.

Aka, welche Ladung würde dies in ein Schwarzes Loch für alle Objekte mit entgegengesetztem Vorzeichen auf ihrer Ladung verwandeln?

Ich gehe wieder einmal davon aus, dass die Schaumkugel ein einzelnes Teilchen ist, das sich nicht selbst abstößt ... es ist nur ein sehr großes homogenes "Ding" mit Ladung.

Kann dies mit einem ähnlichen mathematischen Stil wie der Konstruktion eines gravitativen Schwarzen Lochs angegangen werden, außer dass die Masse durch Ladung usw. ersetzt wird?
Ich denke, Sie sollten nur Grundgleichungen als verwenden F. e = k Q. 1 Q. 2 r 2 F. e = k Q. 1 Q. 2 r 2 und a = F. m ein = F. m . Sie setzen dann e konstant statt Q. 2 Q. 2 . Ich bin mir nur nicht sicher, wie ich mit Beschleunigung umgehen soll.
@frogeyedpeas Angesichts der Mängel, auf die hingewiesen wurde, sollten Sie die akzeptierte Antwort auf diese Frage ändern.
@EmilioPisanty ja, aber ich brauche etwas Zeit, um diese neuen Antworten zu verdauen (ich habe das Kopfgeld nicht festgelegt, jemand anderes scheint es zu haben)

Antworten (6)

Eine solche Singularität würde nicht auftreten, wenn Sie keine Untergrenze für die negative Ladung haben. Für die Schwerkraft tritt die Singularität auf, weil die potentielle Gravitationsenergie und die relativistische kinetische Energie beide von der Masse des kleineren Objekts abhängen, wodurch es sich teilen kann, wenn Sie nach der Fluchtgeschwindigkeit suchen. In diesem Fall hängt jedoch nur die elektromagnetische potentielle Energie, nicht die kinetische Energie, von der negativen Ladung ab. Dies bedeutet, dass die negative Ladung niemals aufgeteilt wird. Daher können Sie die Größe dieser Ladung beliebig verringern, um die Fluchtgeschwindigkeit so niedrig wie gewünscht zu machen.

Wenn Sie jedoch die negative Ladung auf einen bestimmten Wert festlegen q 2 q 2 kann es nicht entkommen, wenn seine elektromagnetische potentielle Energie seiner Ruheenergie entspricht (bis zu einem Zeichen). Also einfach einstellen 1 4 π ϵ 0 q 1 q 2 r = m c 2 1 4 π ϵ 0 q 1 q 2 r = m c 2 (wieder bis zum richtigen Vorzeichen) und lösen für r r .

Glaubst du, du hast vielleicht eine Verbindung oder etwas, das erklärt, wie sich die potentielle Gravitationsenergie und die relativistische kinetische Energie "teilen"? Ich bin gespannt, ob es ein Analogon der kinetischen Energie gibt, das für E & M gilt.
Ja, versuchen Sie es hier . Es wird erklärt, wie man eine relativistische Fluchtgeschwindigkeit in einem Gravitationsfeld ableitet, und Sie sollten sehen m 0 m 0 in der Algebra teilen.
Sieht gut aus! Das ist viel klarer als ich erwartet hatte.
Diese Antwort ist insofern richtig, als die Antwort von der Ladung des austretenden Teilchens abhängt, aber die relativistische Dynamik zu stark vereinfacht; Insbesondere ist es durchaus möglich, dass sich ein Teilchen mit viel mehr kinetischer Energie als seine Ruheenergie mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegt.

Um eine konsistente relativistische Behandlung des Problems zu ermöglichen, werde ich die "Schaumkugel" nach der Reissner-Nordström-Metrik modellieren, die das relativistische Gravitations- und elektromagnetische Feld eines Punktes der effektiven Masse darstellt M. M. und aufladen Q. Q. . Der Grund warum ich anrufe M. M. Die effektive Masse besteht darin, dass selbst das reine elektromagnetische Feld notwendigerweise etwas Energie trägt und daher von weitem als Gravitationsmasse einer Masse betrachtet wird M. Q. M. Q. . Ich werde hier nicht was diskutieren M. Q. M. Q. sollte sein und einfach gehen M. M. als freier, im Prinzip ungleich Null Parameter. (Der einzige Einfluss auf diese Analyse besteht darin, dass dies die Existenz eines Ereignishorizonts ermöglicht.)

Ich werde auch den Begriff Ereignishorizont verwenden , der der übliche Horizont ist, der aus der allgemeinen Relativitätstheorie bekannt ist, hinter dem kein Teilchen entweichen kann, und den Begriff "elektromagnetischer Horizont", der ein Punkt wäre, von dem aus ein Teilchen bestimmter Ladung nicht in der Lage ist Flucht.


Die Reissner-Nordström- Metrik (in geometrischen Einheiten) lautet

d s 2 = - ( 1 - 2 M. r + Q. 2 r 2 ) d t 2 + d r 2 1 - 2 M. / r + Q. 2 / r 2 + r 2 d Ω 2 d s 2 = - - ( 1 - - 2 M. r + Q. 2 r 2 ) d t 2 + d r 2 1 - - 2 M. /. r + Q. 2 /. r 2 + r 2 d Ω 2
Diese Lösung hat einen Ereignishorizont (Horizont für jedes Partikel) bei 1 - 2 M. / r + Q. 2 / r 2 = 0 1 - - 2 M. /. r + Q. 2 /. r 2 = 0 wenn M. 2 > Q. 2 M. 2 > Q. 2 .

Das elektromagnetische Potential EIN μ EIN μ hat nur eine Nicht-Null-Komponente, die ist EIN t = - Q / r EIN t = - - Q. /. r . Ein geladenes Testteilchen in diesem Feld gehorcht den vom Hamilton-Operator erzeugten Hamilton-Gleichungen

H. = 1 2 G μ ν ( π μ - e A. μ ) ( π ν - e A. ν ) , H. = 1 2 G μ ν ( π μ - - e EIN μ ) ( π ν - - e EIN ν ) ,
wo π μ = m u μ + e A. μ π μ = m u μ + e EIN μ ist der kanonische Impuls konjugiert mit x μ x μ . Sowohl das Feld als auch die Metrik sind statisch und wir wissen somit, dass die Gesamtenergie des Teilchens E. - π t E. - - π t wird ein Integral der Bewegung sein. Teilchen im Unendlichen haben eine Gesamtenergie größer als m m , E. > m E. > m . Das heißt, ein Teilchen, das den Potentialtöpfen des elektromagnetischen Feldes und des Gravitationsfeldes entkommen ist, hat notwendigerweise eine Gesamtenergie, die größer ist als nur seine Ruheenergie.


Lassen Sie uns nun den Zustand untersuchen E. > m E. > m für ein rein radial bewegliches Teilchen. Für dieses Teilchen können wir die Normalisierung mit vier Geschwindigkeiten verwenden G μ ν u μ u ν = - 1 G μ ν u μ u ν = - - 1 erhalten

u t = - 1 - 2 M. r + Q. 2 r 2 + r ˙ 2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - , u t = - - 1 - - 2 M. r + Q. 2 r 2 + r ˙ 2 ,
wo r ˙ = u r = d r / d τ r ˙ = u r = d r /. d τ kann jeden Wert erreichen. (Keine Verstöße gegen die Lichtgeschwindigkeit, das können Sie leicht überprüfen d r / d t 1 d r /. d t 1 wie r ˙ r ˙ .)

Wenn wir dies jetzt ersetzen E. > m E. > m erhalten wir leicht die notwendige Bedingung für die Flucht

m 1 - 2 M. r + Q. 2 r 2 + r ˙ 2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + e Q. r > m m 1 - - 2 M. r + Q. 2 r 2 + r ˙ 2 + e Q. r > m
Beachten Sie, dass wenn e e und Q. Q. sind von entgegengesetztem Vorzeichen, die e Q / r e Q. /. r Begriff ist negativ und macht es "schwieriger" zu machen E. > 1 E. > 1 . Es ist jedoch offensichtlich, dass es immer Werte von geben wird r ˙ r ˙ für welche E. > m E. > m . Diese Werte sind
r ˙ 2 > 2 ( M. - e Q / m ) r + Q. 2 ( 1 + e 2 / m 2 ) r 2 . r ˙ 2 > 2 ( M. - - e Q. /. m ) r + Q. 2 ( 1 + e 2 /. m 2 ) r 2 .
Es ist wichtig zu bedenken, dass dies keine ausreichende, sondern nur eine notwendige Bedingung ist. Es zeigt sich jedoch, dass es immer möglich ist, die Geschwindigkeit des Teilchens so einzustellen, dass es eine "ungebundene" Energie erhält.

Die beiden Fälle, wenn E. > m E. > m Das Teilchen erreicht jedoch nicht die Unendlichkeit: Erstens der Fall, wenn r ˙ < 0 r ˙ < 0 , weil das einem radialen Infall und einem geodätischen Ende in der zentralen Singularität entspricht, um niemals unendlich zu werden. Zweitens der Fall, wenn r ˙ > 0 r ˙ > 0 innerhalb des Horizonts (falls vorhanden), und das Teilchen entweicht dann nach draußen mit d t / d τ < 0 d t /. d τ < 0 ;; Dieser Fall ist in der Tat der radiale Infall "rückwärts gespielt". In jedem anderen Fall E. > m E. > m ist ausreichend für das Partikelaustritt.


Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das elektromagnetische Feld keinen "elektromagnetischen Horizont" erzeugt, der das Entweichen von Partikeln einer bestimmten Ladung verhindern würde. Der einzige Horizont, der die Flucht eines Partikels endgültig einschränkt, ist der Ereignishorizont. Solange wir uns außerhalb des Ereignishorizonts befinden, kann ein Teilchen einer beliebigen Ladung mit genügend kinetischer Energie ausgestattet werden, um dem Potentialtopf zu entkommen.

Können Sie klarstellen, wie wir aus diesen Gleichungen ersehen können, dass die Schwerkraft einen Ereignishorizont schafft? Betrachtet man die letzte Ungleichung, so scheint sie zuzunehmen M. M. und zunehmen Q. Q. könnte ähnliche Rollen spielen.
@AlonNavon Die Bedingung E. > m E. > m sagt nichts über den Ereignishorizont aus, da gefragt wird, ob das Partikel gebunden ist oder nicht. (Wenn wir die richtige Wurzel so gewählt haben, dass sie sich in der Zeit vorwärts bewegt.) Der Ereignishorizont ist ein Punkt ohne Wiederkehr, unabhängig von der Energie des Teilchens. Dh vom Horizontradius r H. r H. Sie sind nicht in der Lage, auch nur zu bekommen r H. + δ r r H. + δ r geschweige denn bis ins Unendliche. In diesem Sinne ist die allgemein verwendete Analogie der "Fluchtgeschwindigkeit" aus der Newtonschen Mechanik nicht korrekt; Der Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs ist viel schlimmer.

Hier ist mein Versuch zur Frage:

Wir haben eine Ladungssphäre Q. Q. und Radius R. R. . In einiger Entfernung r > R. r > R. das Potenzial V. ( r ) V. ( r ) ist gegeben durch

V. ( r ) = Q. 4 π ϵ 0 r V. ( r ) = Q. 4 π ϵ 0 r

Nun ist die Gesamtenergie des Teilchens X der Masse m, Ladung -q, Geschwindigkeit v gegeben durch

E. = - q V. ( r ) + γ m c 2 E. = - - q V. ( r ) + γ m c 2
wo γ = ( 1 - v 2 c 2 ) - 1 2 γ = ( 1 - - v 2 c 2 ) - - 1 2 und beobachte, wann v c v c , γ γ

Angenommen, die Fluchtgeschwindigkeit von X in einem Abstand r ist gegeben durch v e v e und γ ( v e ) = γ e γ ( v e ) = γ e .

Aus Energieeinsparung, wenn X entweicht

E. ( r ) - q V. ( r ) + γ e m c 2 = E. ( r = ) = m c 2 + K. . E. C m c 2 = m c 2 E. ( r ) = E. ( r = ) = m c 2 + K. . E. m c 2 - - q V. ( r ) + γ e m c 2 = m c 2
Das gibt
K E. i n i t i a l γ e v e = ( γ e - 1 ) m c 2 = q V. ( r ) = q Q. 4 π ϵ 0 r m c 2 + 1 = c ( 1 - 1 γ 2 e ) 1 2 K. E. ich n ich t ich ein l = ( γ e - - 1 ) m c 2 = q V. ( r ) γ e = q Q. 4 π ϵ 0 r m c 2 + 1 v e = c ( 1 - - 1 γ e 2 ) 1 2
Dies zeigt, ob v v e v v e dann γ γ e γ γ e und X entkommt.

Aber um ausreichend hoch zu erhalten γ γ , v v müssen nur größer sein als v e v e und kann auch kleiner sein als c c Dies zeigt, dass wenn die Kugel eine endliche Ladung Q hat, dann für v e v c v e v c X entkommt. Daher kann X sowie jedes Partikel aus jedem entweichen r > R. r > R. wenn v > v e v > v e obwohl es negativ geladen ist, ohne sich der Lichtgeschwindigkeit anzunähern. Somit ist die Kugel kein Schwarzes Loch für die negativ geladenen Teilchen.

Es gibt mehrere gute Antworten mit einer Vielzahl von Ansätzen, sowohl einfacher als auch technischer, aber ich denke, dass dieser die beste Balance findet.

Ich bin nicht sicher, ob das OP davon ausgeht, dass der Ball Masse hat M. M. und erwägen seine Gravitationseffekte oder wenn das OP nur elektromagnetische Effekte berücksichtigt. Wenn es das letztere ist, existiert eindeutig kein solcher Radius, da bei jedem endlichen Radius ein Testteilchen nur eine begrenzte potentielle Energie hat und seine kinetische Energie beliebig groß gemacht werden kann, ohne dass seine Lichtgeschwindigkeit überschritten wird.

Eine noch einfachere Möglichkeit, dies zu erkennen, besteht darin, sich auf die Dimensionsanalyse zu berufen. Ein solcher Radius müsste gleich sein R. R. mal eine Funktion der dimensionslosen Verhältnisse der verbleibenden relevanten Größen Q. Q. und c c Es gibt jedoch kein solches dimensionsloses Verhältnis. Wenn der Radius also existieren würde, müsste er unabhängig sein von Q. Q. und Einstellung Q = 0 Q. = 0 wir sehen deutlich, dass es nicht existieren kann.

Abgesehen von allem, was von den anderen gesagt wurde, möchte ich den theoretischen Rahmen für eine verallgemeinerte Lösung festlegen (jede Geschwindigkeit, jede Masse, jede Ladung, jede Entfernung, solange die "Kugeln" nicht in eine Singularität fallen). .

Es gibt zwei Möglichkeiten, dieses Problem zu betrachten.

Am einfachsten ist es, eine spezielle Relativitätstheorie zu wählen, wenn die Massen der Ladungen relativ klein sind. In diesem Fall können wir die Gravitationseffekte vernachlässigen. In einer solchen Situation können wir verwenden

d ( m 0 U. μ ) d τ = - e ( F. '' ) μ ν U. ν d ( m 0 U. μ ) d τ = - - e ( F. ) ν μ U. ν

mit

( F. '' ) μ ν = Λ μ α ( - v r c v ) Λ β ν ( - v r c v ) ( F. ' ) α β ( F. ) ν μ = Λ α μ ( - - v r c v ) Λ ν β ( - - v r c v ) ( F. ' ) β α
und
( F. ' ) μ ν = Λ μ α ( v s r c ) Λ β ν ( v s r c ) F. α β ( F. ' ) ν μ = Λ α μ ( v s r c ) Λ ν β ( v s r c ) F. β α
(Für den Rest der Gleichungen, was ist was, wie man sie kombiniert, siehe hier )

Wir verwenden diese Gleichung für jede der Schaumkugeln und lösen dann (unter Verwendung verzögerter Positionen) "Umlaufbahnen" mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit.
Wir variieren q 1 q 1 , q 2 q 2 , Diagramme zeichnen, ableiten, was passiert.
Natürlich müssen wir einige Randbedingungen (Oberflächenbedingungen) definieren, die sehr wichtig sind, da sie definieren, was passiert, wenn die beiden Kugeln kollidieren.
Werden sie sich zerstreuen? Werden sie sich verbinden? Wird sich die Ladungsdichte zu einer besonderen neuen (Art) Materie verbinden? Werden sie vernichten, um viele EM-Wellen oder andere Arten von Strahlung zu erzeugen?
Deshalb ist es sehr wichtig , genau zu definieren, was sich unter der Außenfläche des Balls befindet.
Die bloße Annahme, dass dies nur eine Singularität unter der Außenfläche ist, kann nicht übereinstimmen, wenn es um den Vergleich mit realen Experimenten geht.


Der andere Weg ist die Verwendung der allgemeinen Relativitätstheorie .
Es gibt zwei Wege, die wir hier einschlagen könnten.
Das einfachere ist anzunehmen, dass einer der Bälle eine Ladung und Masse hat, die weitaus kleiner ist als der andere: m 1 >> m 2 m 1 >> m 2 und q 1 >> q 2 q 1 >> q 2 .

Für einen solchen Fall hat @Void hier eine Antwort im Rahmen der Reissner-Nordström-Metrik gegeben, aber ich werde versuchen, die Theorie der Brücken aus einer etwas anderen Perspektive zu beantworten.

Einstein leitete die Metrik bei sphärischer Symmetrie für kombinierte Elektrizität und Schwerkraft etwas unterschiedlich ab; Er wählt das Vorzeichen des Energietensors so, dass wir durch Lösen der Feldgleichungen die Metrik erhalten G μ ν G μ ν ::

d s 2 = ( 1 - 2 m r - q 2 2 r 2 ) d t 2 - 1 1 - 2 m r - q 2 2 r 2 d r 2 - r 2 ( d θ 2 + Sünde 2 θ d ϕ 2 ) d s 2 = ( 1 - - 2 m r - - q 2 2 r 2 ) d t 2 - - 1 1 - - 2 m r - - q 2 2 r 2 d r 2 - - r 2 ( d θ 2 + Sünde 2 θ d ϕ 2 )

Für eine solche Metrik wird also der Ereignishorizont unter definiert

( 1 - 2 m r - q 2 2 r 2 ) = 0 ( 1 - - 2 m r - - q 2 2 r 2 ) = 0
Dies bedeutet, dass wir auch ohne die Hilfe der Masse einen Ereignishorizont erhalten können.
Da wir das Ladungsquadrat verwendet haben, bedeutet dies, dass es keine Rolle spielt, welches Zeichen die Ladung hat.
Unter Verwendung der traditionellen Schwarzlochanalyse werden wir zu dem Schluss kommen, dass alles, was den Ereignishorizont passiert, keine Möglichkeit hat, herauszukommen, egal wie nahe wir der Lichtgeschwindigkeit kommen.

Andererseits schlug Einstein eine Änderung der Variablen vor, die uns helfen würde, die Singularität des Ereignishorizonts loszuwerden.

Der erste Schritt wäre zu wählen u 2 = r 2 - q 2 2 u 2 = r 2 - - q 2 2 Masse einstellen m = 0 m = 0 und wenden Sie es dann auf die Metrik an, um Folgendes zu erhalten:

d s 2 = - d u 2 - ( u 2 + q 2 2 ) ( d θ 2 + Sünde 2 θ d ϕ 2 ) + 2 u 2 2 u 2 + q 2 d t 2 d s 2 = - - d u 2 - - ( u 2 + q 2 2 ) ( d θ 2 + Sünde 2 θ d ϕ 2 ) + 2 u 2 2 u 2 + q 2 d t 2

So wie wir sehen können, ob u u variiert zwischen - - - zu + + aber r r wird nur positive Werte zwischen haben q 2 2 - - - - q 2 2 und + + . Unser kleinerer Ball bewegt sich von einem Raumzeitblatt zum anderen.

Der letzte und komplizierteste Weg, der aber Antworten auf allgemeine Fälle gibt, egal wie groß / klein, wie viele, wie schnell / langsam die "Bälle" sind.

Wir haben p p Singularitäten. Wir schließen jede mit bezeichnete Singularität ein s s in einer geschlossenen Fläche.

s ( Φ μ k + 2 Λ μ k ) cos ( x k N. ) d S. = 0 s ( Φ μ k + 2 Λ μ k ) cos ( x k N. ) d S. = 0

Wir ordnen jeder Singularität zu s s die Position ξ s ξ s mit ξ k ( x 0 ) ξ k ( x 0 ) eigentlich ein 3-Vektor sein.

Eine Entfernung von s s Singularität wird definiert als:

r s 2 = ( x 1 - ξ s 1 ) 2 + ( x 2 - ξ s 2 ) 2 + ( x 3 - ξ s 3 ) 2 r s 2 = ( x 1 - - ξ s 1 ) 2 + ( x 2 - - ξ s 2 ) 2 + ( x 3 - - ξ s 3 ) 2

Die verallgemeinerten Feldgleichungen sind:

Φ μ ν + 2 Λ μ ν = C. μ ν Φ μ ν + 2 Λ μ ν = C. μ ν

wo

C. m n = - s = 1 p C. s m r s n + C. s n r s m - δ m n C. s k r s k C. m n = - - s = 1 p ( ( C. s m r s ) , n + ( C. s n r s ) , m - - δ m n ( C. s k r s ) , k )

C. 00 = - s = 1 p C. s k r s k C. 00 = - - s = 1 p ( C. s k r s ) , k

C. 0 n = - s = 1 p C. s 0 r s n + C. s n r s , 0 C. 0 n = - - s = 1 p ( C. s 0 r s ) , n + ( C. s n r s ) , 0

haben

C. s m = 1 4 π s 2 Λ m n cos ( x n N. ) d S. C. s m = 1 4 π s 2 Λ m n cos ( x n N. ) d S.
C. s 0 - 1 3 C. s k ξ k ˙ s = 1 4 π s 2 Λ o n cos ( x n N. ) d S. C. s 0 - - 1 3 C. s k ξ k ˙ s = 1 4 π s 2 Λ Ö n cos ( x n N. ) d S.

Wir können nun eine Approximationsmethode wie die hier definierte anwenden und wie hier angegeben für geladene Teilchen im elektromagnetischen Feld verwenden.

Wir wollen nun die Entfernung finden, für die die beiden Singularitäten untrennbar miteinander verbunden sind, in dem Sinne, dass keine von ihnen aus dieser Entfernung herauskommen kann.
Wir nennen das den Ereignishorizont (falls es so etwas gibt) r H. ( x 0 j ) = ( η k ich - ξ k s ) ( η k ich - ξ k s ) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - r H. ( x j 0 ) = ( η k ich - - ξ k s ) ( η k ich - - ξ k s ) so dass r H. ( x 0 c ) r H. ( x 0 j ) r H. ( x c 0 ) r H. ( x j 0 ) für alle x 0 c > x 0 j x c 0 > x j 0 (Hier x 0 x 0 ist offensichtlich die Zeitkomponente).
Wir suchen daher ein Feld, das maximal ist | C. μ ν | | C. μ ν | .
Entweder durch Vereinfachung der Annahmen oder durch Verwendung verschiedener Näherungsmethoden, die in jeder Phase geeignet sind, könnten wir zu einer Antwort kommen - oder wir könnten einen Supercomputer einrichten und auf ein Ergebnis warten.

Es gibt noch eine Anmerkung. Um wirklich zu verallgemeinern, müssen wir den Einfluss aller anderen Felder von der gesamten Energie im Universum berücksichtigen ( 10 53 10 53 Kg), das sich, wie sich herausstellt, in sehr kleinen Entfernungen in Form eines kosmischen Bereichs-Casimir-Effekts oder einer Vakuumenergie / -verschränkung mit Werten und Einflüssen im Bereich manifestiert Δ x Δ p = h / 2 Δ x Δ p = h /. 2 . Wenn diese Einflüsse im Vergleich zu lokalen Feldern gering sind, können wir uns bei der experimentellen Beobachtung auf unser Ergebnis verlassen, und wir können dasselbe wie die Experimente vorhersagen.

Ich gehe davon aus, dass die Definition des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs, an den Sie denken, der Punkt ist, an dem die Fluchtgeschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit entspricht.

Dieser Punkt hat die Eigenschaft, dass die elektrische potentielle Energie plus die kinetische Energie des Objekts bei Lichtgeschwindigkeit gleich 0 ist.

0 = E. p o t e n t i a l + 0,5 m c 2 0 = E. p Ö t e n t ich ein l + 0,5 m c 2

Die Formel für die elektrische potentielle Energie bezieht sich auf die Formel für die Anziehung. Es ist das Integral davon von unendlich bis zum Radius.

A t t r a c t i o n ( r ) = - ( r + R - | r - R | ) 3 Q q 32 π ∗ ∗ 0 R. 3 r 2 EIN t t r ein c t ich Ö n ( r ) = - - ( r + R. - - | r - - R. | ) 3 Q. q 32 π ϵ 0 R. 3 r 2

E. p o t e n t i a l = - Q q 32 π ∗ ∗ 0 R. 3 r ( r + R - | r - R | ) 3 r 2 d r = - Q q 4 π ∗ ∗ 0 R. 3 ( R. 3 ∗ ∗ r + R + | r - R | 2 1 r 2 d r + R. r + R - | r - R | 2 r d r ) = Q q 4 π ∗ ∗ 0 ( 2 r + R + | r - R | + 4 R. 2 - ( r + R - | r - R | ) 2 8 R. 3 ) E. p Ö t e n t ich ein l = - - Q. q 32 π ϵ 0 R. 3 r ( r + R. - - | r - - R. | ) 3 r 2 d r = - - Q. q 4 π ϵ 0 R. 3 ( R. 3 r + R. + | r - - R. | 2 1 r 2 d r + r + R. - - | r - - R. | 2 R. r d r ) = Q. q 4 π ϵ 0 ( 2 r + R. + | r - - R. | + 4 R. 2 - - ( r + R. - - | r - - R. | ) 2 8 R. 3 )

0 = m c 2 + Q q 2 π ∗ ∗ 0 ( 2 r + R + | r - R | + 4 R. 2 - ( r + R - | r - R | ) 2 8 R. 3 ) 0 = m c 2 + Q. q 2 π ϵ 0 ( 2 r + R. + | r - - R. | + 4 R. 2 - - ( r + R. - - | r - - R. | ) 2 8 R. 3 )

Wir können diese Gleichung verwenden, um die minimale Masse zu berechnen, die benötigt wird, um der Schaumkugel zu entkommen, und die maximale kombinierte Ladung, mit der Sie der Kugel entkommen können.

m = - Q q 2 π ∗ ∗ 0 c 2 ( 2 r + R + | r - R | + 4 R. 2 - ( r + R - | r - R | ) 2 8 R. 3 ) m = - - Q. q 2 π ϵ 0 c 2 ( 2 r + R. + | r - - R. | + 4 R. 2 - - ( r + R. - - | r - - R. | ) 2 8 R. 3 )

- Q q = 2 π ∗ ∗ 0 c 2 m 2 r + R + | r - R | + 4 R. 2 - ( r + R - | r - R | ) 2 8 R. 3 - - Q. q = 2 π ϵ 0 c 2 m 2 r + R. + | r - - R. | + 4 R. 2 - - ( r + R. - - | r - - R. | ) 2 8 R. 3

Wenn wir den Wert von r auf 0 setzen, können wir überprüfen, ob die Schaumkugel ein schwarzes Loch für das Partikel ist.

wenn 0 m c 2 + 3 Q q 4 R π ∗ ∗ 0 0 m c 2 + 3 Q. q 4 R. π ϵ 0 dann ist die Schaumkugel ein schwarzes Loch für das Teilchen.

Wenn die Größe von Q so oder größer ist, ist die Schaumkugel ein schwarzes Loch für das Partikel.

Q = - 4 R π ∗ ∗ 0 m c 2 3 q Q. = - - 4 R. π ϵ 0 m c 2 3 q

Wenn die Größe des Masse-Ladungsverhältnisses des Partikels dies oder weniger ist, ist die Schaumkugel ein schwarzes Loch für das Partikel.

m q = - 3 Q. 4 R π ∗ ∗ 0 c 2 m q = - - 3 Q. 4 R. π ϵ 0 c 2

Wie Sie sehen, gibt es keine Ladung, die alle geladenen Objekte dazu bringt, die Schaumkugel als schwarzes Loch anzusehen. Wenn das Objekt sehr massiv ist oder eine extrem geringe Ladung aufweist, kann es leicht aus der Schaumkugel austreten. Die Schaumkugel wirkt sich jedoch gleichermaßen auf alle Objekte mit dem gleichen Masse-Ladungsverhältnis aus. Ich hoffe das beantwortet deine Frage.

Die kinetische Energie eines massiven Teilchens, das mit Lichtgeschwindigkeit läuft, ist es nicht 1 2 m c 2 1 2 m c 2 (und die kinetische Energie eines Teilchens nahe der Lichtgeschwindigkeit ist es nicht 1 2 m v 2 1 2 m v 2 , entweder). Wie Sie vielleicht gehört haben, können massive Partikel die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen.
Ich weiß das, aber wenn ich diese relativistische Tatsache anerkenne, gibt es keine möglichen Werte für Q und R mehr, bei denen die Schaumkugel ein Schwarzes Loch für ein Teilchen ist, das sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, da ein Teilchen so schnell läuft kinetische Energie.
Also ... Sie sagen, wenn Sie die Dinge richtig machen, verschwinden Ihre Ergebnisse?
Ich nehme an. Vielleicht hätte ich das in meinem Beitrag bestätigen sollen. Aus diesem Grund habe ich zu Beginn meines Beitrags diese eher klassische Definition des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs verwendet. Die Antwort auf diese Frage ist ziemlich bedeutungslos, da es keine möglichen "elektromagnetischen" Schwarzen Löcher gibt. Ich dachte, ich würde es stattdessen mit klassischer Physik erklären, da dadurch "elektromagnetische" Schwarze Löcher existieren können.
Wenn die Antwort lautet, dass die Prämissen der Frage unmöglich sind, schlage ich normalerweise vor, dies nur zu sagen und einen angemessenen Beweis dafür zu liefern, anstatt eine weitere unmögliche Prämisse aufzustellen, deren Konsequenzen daher bedeutungslos sind.