Ereignishorizonte sind für Beobachter fernab des Zusammenbruchs unpassierbar?

Betrachten Sie dies als Folgefrage zu diesem Phys.SE-Beitrag .

Bei der klassischen Schwarszchild-Lösung mit einem ewigen schwarzen Loch fällt der Benutzer in endlicher Ortszeit durch den Ereignishorizont, aber dieses Ereignis findet für entfernte Beobachter in der unendlichen Zukunft statt. Wie Leonard Susskind erklärt, sind Messungen von Objekten in Horizontnähe mit großen Unsicherheiten behaftet, da die gesamte Strahlung, mit der sie gesehen werden, weitgehend rotverschoben ist und in Zukunft in immer größeren Abständen empfangen wird. Aus diesem Grund wächst der effektive Ereignishorizont in einem noch vage definierten Sinne, auch wenn noch keine Materie den ursprünglichen Ereignishorizont (den stabilen Ereignishorizont nach der Kollapsperiode des Schwarzen Lochs) überschritten hat.

Aber wenn der Ereignishorizont strahlt, muss der Ereignishorizont schneller zurückweichen als jeder einfallende Beobachter. Jegliche einfallende Materie wird wahrscheinlich immer noch von der räuberischen Strahlung über die Äonen, die die Verdunstung dauert (die im Beobachterrahmen stark blauverschoben ist), angebraten werden. Die einzige Materie, die jemals innerhalb des formellen Ereignishorizonts (nicht des effektiven Horizonts) vor der endgültigen Verdunstung sein wird, ist die Materie, die sich bereits im ursprünglichen kollabierenden Stern befand, um den sich der Ereignishorizont gebildet hat

Gibt es noch Raum, etwas anderes zu sagen? kann immer noch argumentiert werden, dass Materie in endlicher Zeit für entfernte Beobachter in den Ereignishorizont fallen wird (schneller als die Verdunstung wird den Ereignishorizont schrumpfen)?

Ich vermute, dies ist ein Duplikat einer Reihe anderer Fragen.
Sie sollten auch beachten, dass sich der Horizont bei jedem Kollaps zunächst in einem Punkt bildet und dann wächst, es also keine "Anfangsmaterie" unter dem Horizont gibt. Wenn eine solche Materie unter dem Horizont existierte, würde dies zu einem unmöglichen Informationsverlust führen.
@Anixx, die Situation für die Ausgangsmaterie ist anders, da weit entfernte Beobachter zustimmen werden, dass sie für sie (während des Zusammenbruchs) in endlicher Zeit durch den Ereignishorizont gegangen ist.
"Raum, um etwas anderes zu sagen"? Alle sagen was anderes! Materie wird hineinfallen, weil Ihre Vorstellung, dass der Horizont unpassierbar ist, die Horizontbilder verwirrt.
@RonMaimon, hilf mir bitte zu verstehen, wo meine Verwirrung liegt
@lurscher: Es gibt zwei Möglichkeiten, über einen Horizont hinauszugehen - durch Zurückgehen oder Vorwärtsgehen. Diese ergeben das Weiße Loch und das Schwarze Loch. Das Weiße Loch ist naiv unvereinbar mit der Entstehung des Schwarzen Lochs, während das Schwarze Loch naiv unvereinbar mit dem Zerfall des Schwarzen Lochs ist. Beide Fortsetzungen sind physisch, wenn das Schwarze Loch lange Zeit da ist – das Schwarze Loch beschreibt die Zukunft der einfallenden Beobachter, während das Weiße Loch die Vergangenheit der ausgehenden Beobachter beschreibt. Das Bild ist nicht eindeutig, a und man kann nicht zwischen weißen und schwarzen Löchern hin und her wechseln.

Antworten (3)

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass der Beobachter außerhalb des Schwarzen Lochs niemals sehen wird , wie Sie in das Schwarze Loch fallen. Dieser Beobachter kann jedoch selbst in das Schwarze Loch springen und sehen, was mit Ihnen passiert ist. Außerhalb des Schwarzen Lochs kann er sagen, dass Sie am Ereignishorizont stehen geblieben sind, da er keine Lichtsignale von Ihnen empfangen kann. Aber da er hineingehen und Sie sehen kann (vorausgesetzt, Sie wurden noch nicht von der Singularität erdrückt), ist es eine Frage der Philosophie, ob der einfallende Beobachter tatsächlich hineingefallen ist oder ob er am Ereignishorizont "eingefroren" ist.

Analogie: Wenn Sie in einer Rakete beschleunigen, müssen Sie nicht glauben, dass die Zeit auf der Erde verlangsamt wurde und Ihrem Rindler-Horizont entspricht. Wenn Sie möchten, können Sie auf so etwas nicht schließen. Es ist jedoch unbestreitbar, dass Sie nach einer bestimmten Zeit keine Signale von der Erde erreichen werden, solange Sie weiter beschleunigen. Aber Sie können aufhören zu beschleunigen und dann sehen, was Sie verpasst haben. In ähnlicher Weise können Sie „aufhören, vom SC-Horizont wegzubeschleunigen“ – dh hineinfallen – und dann die gesamte Geschichte der Eindringlinge sehen, die Sie verpasst haben.

Sie sollten den Eintrag in den Usenet Physics FAQ lesen:

http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/BlackHoles/fall_in.html

Ich denke, diese Antwort macht einen beliebten Fehler, sich mit dem ewigen Schwarzen Loch von Swartzshield zu befassen, anstatt mit dem verdampfenden Schwarzen Loch, um das es hier geht.
@Anixx: Das verdampfende Schwarze Loch ist ein Ablenkungsmanöver - die Antwort ist dieselbe. Bitte hören Sie auf, dieses Problem zu verwirren - es ist durchaus möglich, in ein quantenverdampfendes Schwarzes Loch zu fallen, die verdampfende Strahlung verschwindet an der Grenze.

Das Schwarze Loch "verdampft nicht, bevor man es erreicht", obwohl dies ein konsistentes (aber irreführendes) klassisches Bild ist. Das Problem ist, dass jeder Horizont, der es schon lange gibt, sowohl ein Weißes Loch als auch eine Fortsetzung des Schwarzen Lochs hat und die beiden in Bezug auf die Horizonteigenschaften unterschiedlich aussehen.

Bei einem Horizont eines weißen Lochs werden Sie bis zur Explosion klassisch am Rand geglättet, während Sie bei einem Horizont eines schwarzen Lochs durchfallen. In der Zeitumkehr, für ein Schwarzes Loch , fällst du durch, und das Material, das herauskommt, ist rotverschoben.

Die Rückwirkung auf ein Schwarzes Loch ist völlig vernachlässigbar und nur global identifizierbar. Es ist eine Eigenschaft des ganzen Lochs, nicht eines Flecks am Horizont. Die lokale Rindler-Form eines normalen Schwarzen Lochs zeigt, dass Sie durchfallen, und jede winzige Störung aufgrund der Verdunstung ist irrelevant.

Dies trotz der falschen Intuition, die die Leute hier zu haben scheinen, dass Objekte am Horizont gefrieren und das Schwarze Loch unter ihnen verdampft, bevor sie hineinfallen können. Diese Intuition ist verführerisch, weil sie teilweise richtig ist – das ist das Weiß – Lochbild (das zum Bild des Schwarzen Lochs komplementär ist). Aber es ist falsch in dem Sinne, dass der einfallende Beobachter am Horizont nicht zerstört wird, sondern nichts Besonderes fühlt.

Der Grund, warum man sicher sein kann, liegt darin, dass die zukünftigen (und vergangenen) Fortsetzungen verfügbar sind, wenn das Schwarze Loch in der Nähe war, und qualitativ unempfindlich gegenüber kleinen Störungen. Was Sie tun, ist, eine kleine Störung zu machen und dies als Entschuldigung zu verwenden, um zu einem Bild eines weißen Lochs zu wechseln, was überhaupt keine Entschuldigung ist.

Die Idee, dass sich keine schwarzen Löcher bilden können, ist das Analogon zu dem Argument, dass sich weiße Löcher nicht durch Kollaps bilden können. Das spielt keine Rolle, denn wenn das Schwarze Loch seit Äonen dort sitzt, kann man nicht sagen, ob es ein Schwarzes Loch oder ein Weißes Loch ist. Diese Dinge werden erst klar, wenn man die Susskind-Komplementarität akzeptiert.

Mooshing am Horizont

Das Bild des Moosens am Horizont gilt nur für eine bestimmte Zeit, die für einen einfallenden Beobachter endet. Der Betrachter wird ins Vergessen rotverschoben und verschmilzt nach endlicher Eigenzeit mit dem BH-Horizont (in einem Außenbild).

Aber im lokalen Rahmen des Beobachters gibt es nichts Singuläres für eine extrem lange Periode von affinen Parametern, wenn der Pfad null wird. Das Argument, dass ein Schwarzes Loch ein Inneres hat, erfordert die Annahme, dass sich die Hawking-Strahlung, wenn die letzte Explosion weit entfernt ist, halbklassisch verhält, sie wird für den einfallenden Beobachter unsichtbar, sodass dieser Beobachter durchfällt. Dies ist in der klassischen Welt ein wenig religiöser Standpunkt, weil es keinen Beweis für das Innere gibt, der über das hinausgeht, was Sie im Äußeren sehen können, aber es wird durch die Konsistenz des Quantenbildes gerechtfertigt, das es gibt.

Ohne zu wissen, dass das lokale Äquivalenzprinzip am Horizont gilt, wird das Argument für die Hawing-Verdunstung verdächtig. Sie können die t-Unabhängigkeit des BH verwenden, um ein sogenanntes "Boulware-Vakuum" zu erzeugen, das nicht strahlend ist, da es den t-Begriff der Energie erhält. Es wurde lange Zeit angenommen, dass dieses Boulware-Vakuum QFT um Schwarze Löcher herum beschreibt. Sie entspricht der Raumzeit um ein Schwarzschild-Schwarzes Loch, das bei (R=2M) von einem perfekten idealen Spiegel für alles umgeben ist. Dieses Ding ist im üblichen Bild thermodynamisch lächerlich, der Spiegel absorbiert Wärmeenergie und erwärmt sich nicht bis zum Gleichgewicht. Aber diese Boulware-Idee wird hin und wieder wiederbelebt, zum Beispiel in t'Hoofts Idee, dass das Schwarze Loch die doppelte richtige Temperatur hat,

Der Beweis für das durchfallende Bild, das von Susskind stammt, kommt am überzeugendsten aus der Quantentheorie. Es ist dieses Bild, das AdS/CFT hervorbringt. Ohne sie ist es unmöglich zu verstehen, wie Schwarze Löcher an der extremalen Grenze, wo der Horizont noch vorhanden ist, aber die Hawking-Strahlung verschwindet, so regelmäßig und gewöhnlich quantenhaft werden.

Warum nennen Sie Hawking-Strahlung "kleine Störung"? Jeder Beobachter außerhalb des BH-Horizonts erfährt Hawking-Strahlung. Wenn sich der Beobachter dem BH nähert, nimmt der BH-Radius ab (er kann dies verifizieren, indem er mit einem entfernten Beobachter kommuniziert). Und je kleiner der Radius, desto stärker die Hawking-Strahlung und desto kürzer ihre Wellenlänge.
Beachten Sie auch, dass Hawking gezeigt hat, dass die Zeitumkehr eines Schwarzen Lochs dieselbe Lösung liefert. In seinen eigenen Worten: "Schwarze Löcher verhalten sich völlig zufällig und zeitsymmetrisch und sind für einen externen Beobachter nicht von weißen Löchern zu unterscheiden." Aber da alle Beobachter anfangs extern sind, bedeutet dies, dass BH für JEDEN Beobachter von einem WH nicht zu unterscheiden ist.
Ron, ich verstehe dein Argument nicht, wenn das Schwarze Loch verdunstet, wird es zu einer endlichen Zeit kein Schwarzes Loch mehr geben T E . In welchem ​​Teil Ihres Arguments geht es darum, wie der Beobachter den EH in einer endlichen Zeit durchqueren wird? T < T E ? Das Argument von Susskind, dass man sowohl am Horizont eingefroren als auch hineinfällt, ist ad hoc und klingt ein bisschen wie eine religiöse Aussage
@lurscher: Das Problem ist der Begriff der "endlichen Zeit". "endliche Zeit" für einen Horizont ist nicht "endliche Zeit" für die Lösung des Schwarzen Lochs. Der Beobachter fällt in endlicher Zeit in ein schwarzes Loch und wird auf einem weißen Loch gemoosed, wobei er den Endpunkt zur gleichen endlichen Zeit erreicht. Das Argument ist nicht religiös – es basiert auf dem Prinzip, das in den 1960er Jahren deutlich gemacht wurde, dass, wenn eine Lösung lokal Minkowski ist, sie immer dem Äquivalenzprinzip gehorcht. Es hat auch AdS/CFT vorhergesagt und vorgeschlagen, also hat es solide Beweise. Es ermöglichte eine konsistente Rekonstruktion der Physik und der Strings von Schwarzen Löchern.
"Der Beobachter fällt in endlicher Eigenzeit in ein schwarzes Loch" - aber auch in kürzerer Eigenzeit verdunstet der BH vollständig, was er durch Kontaktaufnahme mit dem externen Beobachter verifizieren kann. Ich frage mich, warum Sie es so hartnäckig ablehnen, die BH-Verdunstung zu berücksichtigen.
@Anixx: Ich lehne es hartnäckig ab, weil es falsch ist, wenn auch äußerst subtil, weil Sie richtige Dinge sagen. Es gibt kein klassisches schwarzes/weißes Loch konsistentes Bild mit Verdunstungslöchern. Die Formation führt dazu, dass das Weiße Loch nicht konsistent ist, und der Verdunstungsendpunkt macht das Schwarze Loch inkonsistent. Das Problem ist, dass, wenn Sie die Verdunstung in die Zukunft verschieben, der eigentliche Prozess darin besteht, dass der äußere Gefährte für eine ewige Zeit sehr nahe am Horizont bleibt, und der Unterschied, von dem Sie sprechen, ist exponentiell winzig.
@Anixx: Wenn Sie Penrose-Diagramme zeichnen, erhalten Sie eine irreführende Vorstellung davon, was in einem verdunstenden Bild vor sich geht (zumindest irreführend, wenn das Schwarze Loch groß ist). Der Horizont entfernt sich schneller, als man in ein weißes Loch hineinfallen kann, aber für ein weißes Loch, in dem die Explosion unendlich weit in der Zukunft liegt, wird man während des Einfalls einfach in eine transplanckische Region gedrängt. Dieses Problem tritt für Hawking-Strahlung auch in Schwarzen Löchern auf, die transplanckianisch in die Vergangenheit sind. Das thermodynamische Argument der Reversibilität von Schwarzen Löchern zeigt Ihnen, dass beide Probleme falsch sind.
"Das spielt keine Rolle, denn wenn das Schwarze Loch seit Äonen dort sitzt, kann man nicht sagen, ob es ein Schwarzes Loch oder ein Weißes Loch ist." Diese Behauptung scheint von der überprüfbaren Art zu sein: Ein weißes Loch sollte mehr strahlen als ein thermisches Schwarzes Loch. Ich wusste nicht, dass das auf Schwarze Löcher angewandte Komplementärprinzip überprüfbare Konsequenzen hatte.
@lurscher: Das weiße Loch strahlt genau so. Ich denke, Sie gehen davon aus, dass die Dinge von der sichtbaren Singularität ausgespuckt werden, aber das ist eine Annahme. Das ursprüngliche Argument ist das von Hawking – ein Schwarzes Loch mit Hawking-Strahlung befindet sich im Gleichgewicht und ist daher zeitumkehrinvariant, sodass ein Schwarzes Loch und ein Weißes Loch physikalisch identifiziert werden können. Dieses Argument wird durch AdS/CFT-Konstruktionen bestätigt, bei denen beides ein thermischer Hintergrund für die CFT ist.

Wenn die Schwarzschild-Metrik verwendet wird, um Ereignisse außerhalb des Ereignishorizonts zu verfolgen, gibt es nur eine Realität, unabhängig von den Koordinaten, die zur Durchführung von Messungen verwendet werden. Das heißt, wie mit der Schwarzschild-Metrik berechnet, ob in Koordinatenzeit oder lokaler (Eigen-)Zeit gemessen, verdunstet ein Schwarzes Loch, bevor ein Teilchen den Ereignishorizont erreichen kann. Dies deutet darauf hin, dass es für irgendetwas physikalisch unmöglich ist, einen Ereignishorizont zu überschreiten. Mein Artikel bietet eine vollständigere Erklärung: Weller D. „Fünf Irrtümer, die verwendet wurden, um Schwarze Löcher mit Einsteins relativistischer Raumzeit in Verbindung zu bringen.“ Progress in Physics, 2011, v. 1, 93 .

Beachten Sie, dass Progress in Physics eine Zeitschrift mit sehr geringem Einfluss ist, die von Jeff Beall unter beallslist.weebly.com/standalone-journals.html ausdrücklich als Raubjournal identifiziert wurde und nicht mit der seriösen Zeitschrift Reports on Progress in Physics verwechselt werden sollte. Material, das nur in diesem Journal gefunden wurde, sollte als höchst verdächtig behandelt werden.
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