Ist die Flugbahn eines Objekts, das auf ein Schwarzes Loch zufällt, für einen entfernten Beobachter immer umkehrbar?

Ich denke (reine Intuition), dass jedes Objekt, das im Zustand des freien Falls auf ein massives Zentrum fällt, immer zum Ausgangspunkt zurückkehren können sollte. Auch wenn dieses massive Zentrum ein Schwarzes Loch ist. Ich fand diese Idee schon immer toll.

Ich denke auch, dass dies ein Prinzip oder ein Postulat der Gravitationspotentialenergie sein sollte.

Es wird gesagt, dass das, was den Ereignishorizont überschreitet, nie wiederkehrt, aber es wird auch gesagt, dass für einen entfernten Beobachter diese Zeit der Überquerung unendlich ist.

Ich würde gerne wissen:

Kann ein Objekt, das auf ein Schwarzes Loch fällt, für einen entfernten Beobachter immer zum Ausgangspunkt zurückkehren?

Ist das nicht ein gutes Argument für hohle Schwarze Löcher?

Was meinst du mit Ausgangspunkt?
@JMac - Ausgangspunkt ist der Ort, an dem die Flugbahn des freien Falls begann.
Was ist ein „hohles Schwarzes Loch“?
Warum denken Sie, dass reine Intuition einen Einblick in Schwarze Löcher geben sollte?
@G.Smith - Hohles Schwarzes Loch kann in meiner Vorstellung eine durch den Schwarzschild-Radius bestimmte Raumregion sein, die nichts enthält (nicht einmal Zeit oder Raum), wenn aus Sicht des entfernten Beobachters nichts den Ereignishorizont kreuzt.
Aber Sie verstehen, dass sie laut den einfallenden Beobachtern den Ereignishorizont überschreiten und zur Singularität vordringen, nicht wahr? Und Sie ziehen es vor, das zu ignorieren und sich darauf zu konzentrieren, was entfernte Beobachter sehen, anstatt darauf, was einfallende Beobachter tatsächlich erleben? Warum?
@G.Smith - Warum? Weil ich denke, dass jeder, der sich einem Schwarzen Loch nähert oder ihm nahe ist, den Ereignishorizont nicht lokalisieren oder finden kann, genauso wie er niemals jemanden oder irgendein Objekt vor sich verschwinden sehen wird, weil er diesen Ereignishorizont überschritten hat. In dieser Situation sind also der Beobachter in der Nähe oder in der Nähe des Schwarzen Lochs Äquivalente. Denn es scheint, dass Körper im freien Fall für alle Beobachter immer wieder zum Ausgangspunkt zurückkehren können. Sie verschwinden nie vor niemandem (glaube ich). Wo ist mein Fehler?
@G.Smith - Ich wollte sagen, dass meine Intuition mir sagt, dass die Reversibilität des Newtonschen freien Falls auch bei Problemen im Zusammenhang mit Schwarzen Löchern beibehalten werden sollte.
Wo ist dein Fehler? Vertrauen Sie eher Ihrer fehlbaren Intuition als der Mathematik der Allgemeinen Relativitätstheorie, die sich nie als falsch herausgestellt hat. Es gibt keine Äquivalenz zwischen einem entfernten Beobachter und einem einfallenden Beobachter. Beachten Sie, dass keine der aktuellen Antworten Ihren Standpunkt unterstützt.
@G.Smith - Ich denke nicht, dass die Allgemeine Relativitätstheorie falsch ist, aber sie kann falsch interpretiert werden. Der Beweis dafür ist, dass viele Physiker und Mathematiker versuchen, die Möglichkeit von Schwarzen Löchern ohne Singularität zu demonstrieren.
Nun, zumindest sind wir uns einig, dass es falsch interpretiert werden kann!

Antworten (3)

GR hat keine Beobachter, die Dinge aus der Ferne beobachten können, daher ist diese Art der Argumentation über "aus der Sicht eines entfernten Beobachters" eine schlechte konzeptionelle Falle, in die man tappen kann. Beobachter können nur Signale (z. B. Lichtstrahlen) von entfernten Objekten empfangen.

Logisch damit verbunden ist die Tatsache, dass GR keinen Begriff von Gleichzeitigkeit für entfernte Ereignisse hat, sodass es keinen Sinn macht, darüber zu sprechen, ob ein Objekt nach Ansicht eines entfernten Beobachters „jetzt“ den Ereignishorizont passiert hat.

Aber im Grunde lautet die Antwort auf Ihre Frage nein.

Ich denke (reine Intuition), dass jedes Objekt, das im Zustand des freien Falls auf ein massives Zentrum fällt, immer zum Ausgangspunkt zurückkehren können sollte.

Das mag verlockend klingen, aber es ist nicht wahr. Die Raumzeit eines Schwarzen Lochs ist in eine äußere Region und eine innere Region unterteilt. Sobald ein Objekt in den Innenbereich gelangt ist, kann es nie wieder in den Außenbereich gelangen.

Wenn Sie über Beobachter sprechen wollen, dann nehmen Sie an, der Beobachter weiß, wie er die Bewegung des einfallenden Objekts vorhersagen kann, z. B. weiß er, dass es an einem bestimmten äußeren Punkt in Ruhe begann und dann einen freien Fall durchlief. Dann gibt es eine Zeit auf der Uhr des Beobachters, an der er weiß, dass er nie mehr Signale von dem Objekt empfangen kann, wenn der Beobachter außerhalb des Horizonts bleibt. Dies ist die Zeit, zu der es keinen Schnittpunkt der folgenden Regionen gibt: (1) der zukünftige Lichtkegel des Beobachters, (2) das Äußere des Schwarzen Lochs und (3) der zukünftige Lichtkegel des Objekts (abgeleitet, weil wir annehmen wir können seine Bewegung vorhersagen).

Ich persönlich finde es extrem schwierig, über solche Dinge nachzudenken, es sei denn, ich zeichne eine Art Diagramm, das als Penrose-Diagramm bezeichnet wird. Ich habe eine einfache, nicht mathematische Erklärung von Penrose-Diagrammen in diesem Buch: http://www.lightandmatter.com/poets/ . Siehe Abschnitt 11.5.

Kann ein Objekt, das auf ein Schwarzes Loch fällt, für einen entfernten Beobachter immer zum Ausgangspunkt zurückkehren?

Im Rahmen des externen Beobachters befindet sich der einfallende Beobachter immer außerhalb des Horizonts, da er unendlich viel Koordinatenzeit benötigt, um hineinzufallen. Daher könnte er sich im Prinzip immer für einen Rückflug entscheiden, sofern er über ein geeignetes Antriebssystem verfügt.

In der Praxis hängt es von der Zeit ab, die der einfallende Beobachter brauchen würde, um seine Rakete einzuschalten, da er den Horizont in endlicher Eigenzeit überquert, sagen wir bei τ = 1, wenn er seine Rakete nicht bei, sagen wir, τ eingeschaltet hat =0,999, es wird nicht genug Zeit übrig bleiben, um es einzuschalten, bevor es bereits zu spät ist.

Im Rahmen des äußeren Beobachters wird dieser Moment unendlich lang gedehnt, aber für das einfallende Objekt ist es eine sehr kurze Zeitspanne. Wenn der äußere Beobachter also das einfallende Objekt am Horizont eingefroren sieht, ohne dass seine Rakete eingeschaltet ist, wird er das wissen Die Weltlinie des Objekts wird höchstwahrscheinlich im Schwarzen Loch enden.

Mit anderen Worten: Wenn der äußere Beobachter beobachtet, dass die Uhr des einfallenden Beobachters 1 Sekunde vor τ = 1 eingefroren ist, aber weiß, dass es 2 Sekunden der richtigen Zeit dauern würde, um den Motor einzuschalten, weiß er, dass der einfallende Beobachter es nicht zurück schaffen wird.

Ist das nicht ein gutes Argument für hohle Schwarze Löcher?

Nein, warum sollte es, an den meisten einfallenden Materien ist keine Rakete befestigt, so dass sie frei hineinfallen. Im Bild des äußeren Beobachters wird das einfallende Material asymptotisch langsamer, bevor es den Horizont erreicht, aber das Material, das bereits im Inneren war Stern, bevor er zusammenbrach, ist immer noch darin.

Im Rahmen des externen Beobachters Nein, GR hat keinen globalen Bezugsrahmen. Es gibt keinen Rahmen eines entfernten Beobachters, der beobachtet, wie etwas in ein schwarzes Loch fällt. Siehe physical.stackexchange.com/questions/458854/…
der einfallende Beobachter ist immer außerhalb des Horizonts ... Daher könnte er sich im Prinzip immer entscheiden, zurückzufliegen. Nein, Ihre wiederholte Verwendung von "immer" drückt das Konzept aus, dass es eine Vorstellung von Gleichzeitigkeit zwischen dem entfernten Beobachter und dem einfallenden Beobachter gibt . In GR gibt es diesen Begriff nicht.
Es ist eine bekannte Tatsache, dass das einfallende Objekt im Rahmen des weit entfernten Beobachters aufgrund der Gravitationszeitdilatation niemals den Horizont überquert. Ich kann Ihnen eine Reihe von Quellen zitieren, wenn Sie mir nicht glauben. Es gibt Hyperflächen mit konstantem t, und wenn Sie Ihr t so wählen, dass es die Zeit des entfernten Beobachters ist, können Sie erkennen, dass das einfallende Objekt am Horizont eingefroren ist. Es gibt natürlich einige Vorbehalte, wenn Sie den Fall mit der speziellen Relativitätstheorie vergleichen (obwohl Sie auch bereits Probleme auf Ehrenfests rotierender Scheibe in SR konstruieren könnten), aber das ist eine andere Geschichte für sich.
Dass die gravitative Zeitdilatation real und nicht nur eine Frage der Lichtlaufzeit ist, sieht man, wenn man einen stationären Beobachter nahe am Horizont platziert und ihn Signale an den externen Beobachter senden lässt, wenn beide relativ zueinander stationär sind Die Lichtlaufzeit ist für alle Signale gleich. Wenn also die empfangene Zeitspanne zwischen den Signalen größer ist, wissen Sie, dass die Gravitationszeitdilatation real ist (obwohl sie nicht symmetrisch wie im kinematischen Fall ist, sodass Sie die relativen und absoluten Komponenten kombinieren müssen der Wirkung in GR).
In einem zugegebenermaßen nicht sehr realistischen Gedankenexperiment kann man dem einfallenden Beobachter auch erlauben, ein kleines Wurmloch oder Antitelephon zu tragen, das mit dem externen Beobachter verbunden ist, dann würde der außenstehende Beobachter den einfallenden Beobachter auch außerhalb des Horizonts eingefroren sehen, wenn er durch das hindurchblickt Wurmloch, während der einfallende Beobachter den äußeren Beobachter in normaler Zeit sehen würde, wenn er durch das Wurmloch schaut (im Rahmen eines radialen Freifalls, der mit der Fluchtgeschwindigkeit einfällt, heben sich die gravitative und kinematische Zeitdilatationskomponente relativ zum Buchhalter auf).

Körper, die auf ein Schwarzes Loch zufallen, KÖNNEN zu ihrem Ausgangspunkt zurückkehren, vorausgesetzt, sie kommen dem Schwarzen Loch nicht zu nahe. Sie können dies in einem faszinierenden, beschleunigten Zeitraffer-Clip beobachten, der im Internet verfügbar ist und einen Sternenschwarm zeigt, der das supermassereiche Schwarze Loch im Schützen umkreist. Der innerste dieser Sterne beschreibt ziemlich kleine Ellipsen um das Schwarze Loch, und es ist faszinierend zu beobachten, wie er schnell beschleunigt, wenn er sich dem Perigäum seiner Umlaufbahn nähert, in unmittelbarer Nähe des Schwarzen Lochs, und wieder wegzoomt, um langsamer zu werden es nähert sich dem Höhepunkt. Wenn ich mich recht erinnere, wurde die Sequenz über einen Zeitraum von 18 Jahren aufgenommen, in denen der innerste Stern mehrere Umläufe des Schwarzen Lochs vollführt.

Ist die Flugbahn eines Objekts, das auf ein Schwarzes Loch zufällt, für einen entfernten Beobachter immer umkehrbar?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v