NEIN

Relativistische Masse ist keine "echte" Masse. Die Schwerkraft eines Objekts, das sich mit relativistischer Geschwindigkeit bewegt, nimmt nicht zu, weil seine Masse nicht zunimmt. Die in den Lorentz-Gleichungen hinzugefügte "Masse" ist ein Ausdruck der asymptotischen Energie, die erforderlich ist, um tatsächlich Lichtgeschwindigkeit zu erreichen, wenn Sie Masse haben.

Keine noch so große Beschleunigung würde ein Objekt zu einem Schwarzen Loch machen .

Bearbeiten: Forbes erklärt dies ausführlicher , aber das Relevante:

Das Verständnis der Antwort ist der Schlüssel zum Verständnis der Relativitätstheorie: Das liegt daran, dass die „klassische“ Formel für Impuls – dass Impuls gleich Masse multipliziert mit Geschwindigkeit ist – nur eine nicht-relativistische Annäherung ist. In Wirklichkeit muss man die Formel für den relativistischen Impuls verwenden, die etwas anders ist und einen Faktor beinhaltet, den Physiker Gamma (γ) nennen: den Lorentz-Faktor, der zunimmt, je näher man sich der Lichtgeschwindigkeit nähert. Für ein sich schnell bewegendes Teilchen ist Impuls nicht einfach Masse multipliziert mit Geschwindigkeit, sondern Masse multipliziert mit Geschwindigkeit multipliziert mit Gamma.

In der Highschool-Physik verwenden wir die Lorentz-Formeln und uns wird gesagt, dass sich die scheinbare Masse/Länge/Taktgeschwindigkeit des Objekts ändert, aber die Schwerkraft die Raumzeit verzerrt, und wenn sich die Masse des Objekts ändern würde, würden sich Photonen für alle Beobachter anders um es herum verhalten , was unmöglich ist. Aus dem Bezugsrahmen eines Beobachters auf das beschleunigte Objekt kann es nicht scheinen, als ob das Objekt an Masse zunimmt. Das bedeutet, dass die Raumzeit nicht verzerrt werden kann ... und daher aus der Perspektive eines stationären Beobachters nicht verzerrt werden kann.

Nein. Bei der Gravitation in der Allgemeinen Relativitätstheorie geht es nicht nur um die Masse. Einsteins Gleichung setzt die Krümmung der Raumzeit gleich dem Energie-Impuls-Spannungs- Tensor, der einen Term für jedes Koordinatenpaar von x, y, z, t enthält.

Der tt-Term ist die Energie, und da die Energie der Ruhemasse normalerweise in diese Richtung zeigt, wenn es langsam vorangeht, ist dies normalerweise der mit Abstand größte Term. Aus diesem Grund ist es normalerweise gültig, alle anderen Begriffe zu ignorieren und die Schwerkraft so zu behandeln, als wäre sie nur durch Massenansammlungen entstanden.

Die Terme xt, yt und zt sind der lineare Impuls. Wenn es sehr schnell geht, werden diese Begriffe groß. Aufgrund der besonderen Geometrie der Raumzeit neigt sie jedoch dazu, die Wirkung der Masse aufzuheben. Mehr dazu gleich.

Die Terme xx, yy und zz sind der Druck . Dies ist einer der Hauptgründe, warum Sterne zu Schwarzen Löchern kollabieren – je größer der Stern wird, desto größer wird der Druck in der Mitte, was die Gravitation noch stärker macht und den Druck noch weiter erhöht. Es gibt eine positive Rückkopplungsschleife, was bedeutet, dass ab einem bestimmten Punkt unendlich viel Druck benötigt wird, um die Kräfte auszugleichen. Da nichts unendlichen Druck liefern kann, kann nichts den Kollaps aufhalten.

Die Terme xy, xz, yz sind die Schubspannungen. Diese sind normalerweise klein, weil keine Materie stark genug ist, um solchen Kräften zu widerstehen. Bei Kompression kann die Materie nirgendwohin gehen, aber bei Scherung fließt die Materie wie Toffee.

Wenn Sie Ihr Koordinatensystem drehen, ändern sich die Zahlen. Aber es ist immer noch dieselbe zugrunde liegende Geometrie - nur anders beschrieben. Das Drehen um Ebenen, die nur die X-, Y- und Z-Achsen umfassen, verhält sich wie erwartet, aber das Drehen in einer beliebigen Ebene, die die Zeit umfasst, funktioniert etwas anders. In der euklidischen Geometrie sagt Pythagoras, dass die quadrierte Länge eines Vektors ist$x^2+y^2+z^2$, welche Rotationen sich nicht ändern. In der Minkowski-Geometrie hat die t-Koordinate das entgegengesetzte Vorzeichen. Wir können also die quadratische Länge eines Vektors mit einem modifizierten Satz des Pythagoras definieren als$t^2-x^2-y^2-z^2$, die sich bei 4D-Rotationen nicht ändert. Dies führt zu einem Zusammenhang zwischen Energie und Impuls:$E_0=E^2-p_x^2-p_y^2-p_z^2$, Wo$E_0$ist die Ruheenergie (oder Masse), die Länge des Energie-Impuls-Vektors und eine feste Konstante in jedem Bezugssystem,$E$ist die relativistische Energie (oder Masse, das Ding, das mit der Geschwindigkeit zunimmt) und$p_x$usw. sind die Komponenten des Impulses.

Wenn Sie zu einem Referenzrahmen wechseln, in dem sich das Objekt bewegt, werden die Impulsterme offensichtlich größer und damit wird auch der Energieterm größer. Das ist die kinetische Energie. Die Zunahme der Größe des einen wird durch das andere ausgeglichen, um genau die gleiche Ruheenergie zu ergeben. Der Energie-Impuls-Vektor ist nicht mehr vorhanden - er wird nur von einem Koordinatensystem aus betrachtet, in dem die Komponenten in jeder Richtung größere Zahlen sind. Und so ist die „Größe“ des gesamten Energie-Impuls-Spannungstensors und damit der gravitativen Raum-Zeit-Krümmung nicht anders.

Dies bedeutet nicht , dass kinetische Energie für Gravitationszwecke irrelevant ist. Wenn Sie ein sich schnell bewegendes Teilchen in einem Kasten eingeschlossen haben , dann springt es hin und her, was zu Impulsströmen in entgegengesetzten Richtungen führt, die sich aufheben . Aber der Term der kinetischen Energie hebt sich nicht auf. Wenn Teilchen aneinander gebunden sind, trägt die kinetische Energie ihrer begrenzten Bewegung zu ihrer Masse bei , weil sich die Impulsterme aufheben. Es stellt sich heraus, dass ein Großteil der Masse gewöhnlicher Materie nicht die bloße Masse der einzelnen Teilchen selbst ist, sondern von der Bindungsenergie herrührt , die das Ergebnis ihres Einschlusses ist, indem sie aneinander haften.

Frame-Shift: wie wäre es mit zwei Objekten...?

Die Hauptantwort ist richtig, dass ein Objekt kein Schwarzes Loch mit relativistischer Masse bilden kann. Aber es ist auf andere Weise falsch: Relativistische Masse IST reale Masse! Der größte Teil der "Masse" in den Protonen und Neutronen jedes alltäglichen Objekts ist die "relativistische Masse" der sich bewegenden Quarks.

Wenn Sie zusätzliche Überzeugungsarbeit brauchen, denken Sie darüber nach, was passiert, wenn zwei Ihrer Partikel zusammenstoßen. Plötzlich wird all diese relativistische Energie als riesige Anzahl von Teilchen und Antiteilchen und Photonen und so weiter ausgestoßen. Es ist also durchaus denkbar, dass diese beiden Objekte mit all dieser Masse ein Schwarzes Loch bilden könnten. (Beachten Sie, dass die "Ruhemasse" durch die Geschwindigkeiten dieser Objekte relativ zueinander bestimmt wird , da diese nicht durch einfaches Auswählen eines anderen Referenzrahmens auf Null reduziert werden kann.)

Die Einschränkung ist, dass von allen Möglichkeiten, die Masse zu runden, um ein Schwarzes Loch zu erzeugen, die Bereitstellung als freie Energie der schmerzhafteste Weg sein muss, dies zu tun.

Wenn wir unser Sonnensystem als Referenz nehmen, würde ein Objekt wie das von Ihnen beschriebene es in etwa einem halben Tag von einem Ende zum anderen von Plutos Umlaufbahn durchqueren.

Die Schwerkraft ist eine kleine Kraft und würde, insbesondere bei großen Entfernungen, Zeit benötigen, um signifikante Wirkungen zu erzielen. Zeit, die durch das schnelle Durchsausen des Systems nicht gegeben ist.

Wenn man bedenkt, dass die Wahrscheinlichkeit eines Aufpralls winzig ist, ist der wahrscheinlichste Effekt eine kleine Störung einer Umlaufbahn, die kurzfristig vernachlässigbar ist, langfristig vielleicht weniger.

Abgesehen davon, bedenken Sie, dass sich das Objekt zur Verdoppelung der Masse bei 0,8 c bewegen müsste, um es zu verdoppeln, müsste es sich bei 0,99 c bewegen, und es wäre immer noch weit davon entfernt, einem Schwarzen Loch nahe zu kommen. Wie jdunlop in dem Kommentar feststellte, erhöht diese relativistische Masse jedoch nicht die Anziehungskraft des Objekts unter Beschleunigung.

Ja, während Sie durch das Sonnensystem reisen.

Wenn Sie schnell genug gereist sind, was wahrscheinlich eine sehr seltsame Zahl wie 99,99999999 % der Lichtgeschwindigkeit sein wird, werden Kollisionen mit Protonen und anderen Teilchen zur Bildung von Mikro-Schwarzen Löchern führen.

Dies war eine Befürchtung für den LHC, dass er Mikro-Schwarze Löcher bilden würde. Du könntest viel mehr Energie verbrauchen.

Die Schwerkraft wäre natürlich vernachlässigbar, da die relativistische Masse keine echte Masse ist und die zugrunde liegende Raum-Zeit-Geometrie nicht ändert. Aber die Energieexplosionen könnten dem Sonnensystem sicherlich einige Schäden zufügen, wenn die Geschwindigkeit ausreicht.

Ja.

Betrachten Sie: https://physics.stackexchange.com/questions/479299/does-kinetic-energy-warp-spacetime

Ein Schwarzes Loch entsteht nicht, weil man eine bestimmte Ruhemassenenergie erreicht. Ein Schwarzes Loch entsteht, weil ein Raumgebiet eine bestimmte Energiedichte erreicht. Eine Masse auf eine ausreichend hohe Geschwindigkeit zu beschleunigen, dass der Raumbereich, in dem sie sich befindet, diese Energiedichte erreicht, würde ein Schwarzes Loch bilden.

Beachten Sie, dass sich Schwarze Löcher aufgrund der Energiedichte bilden, nicht der Gesamtenergiemenge. Als Ergebnis können Sie sehr massearme Schwarze Löcher haben – der Weltraum ist stark gekrümmt, aber nur sehr nahe an der Singularität. Die Beschleunigung von Dingen auf sehr hohe Geschwindigkeiten erzeugt diese Art von Schwarzen Löchern, es sei denn, die beteiligten Gesamtenergien (Ruhemasse + kinetische Energie) liegen in der Größenordnung der Sonnenmasse. Solche kleinen Schwarzen Löcher werden dank Hawking-Strahlung schnell aufhören zu existieren; Ihre Energie wird als Blitz anderer Teilchen freigesetzt.