Nimmt sie zu, ab oder bleibt sie gleich? Vielleicht explodiert es ins Unendliche...
Hier ist eine ähnliche Frage: Haben Schwarze Löcher unendliche Flächen und Volumen? Aber es ist anders, weil es fragt, wie die Antwort zu berechnen ist, während ich eine qualitative Diskussion möchte. Außerdem habe ich das meiste in den Antworten nicht verstanden. Wenn Sie sich einen 3D-Raum einfach als 2D-Oberfläche vorstellen und wie eine Gummiplatte gebogen werden und ein Quadrat zeichnen, scheint es, als würde sich das Quadrat in eine Richtung komprimieren und in die andere dehnen, also ist es nicht so einfach. Mir ist klar, dass das Konzept ziemlich mathematisch ist, und ich bin in den Antworten nicht gegen Mathematik. Gehen Sie einfach nicht davon aus, dass ich GR verstehen werde usw.
Wenn Sie Gabriels Horn betrachten (das Ergebnis der Verwendung der Funktion in der anderen Frage), das eine unendliche Oberfläche hat, könnte die Antwort unendlich sein. Bedenken Sie auch, dass das Newtonsche Gravitationsgesetz r ^ 2 im Nenner hat, und ich glaube, ich habe irgendwo gelesen, dass die Newtonsche Gravitation als Ergebnis der Relativitätstheorie ableitbar ist, also ist es vernünftig, eine dieser Oberflächen auszuprobieren, ich weiß nur nicht, wie vernünftig seitdem Raumzeitkrümmung und Gravitationskraft sind Äpfel und Birnen, und was noch wichtiger ist, das Newtonsche Zeug soll nur in gewissen Grenzen funktionieren.
Bearbeiten: Mir ist gerade klar geworden, dass mich wahrscheinlich jemand anschreien wird, weil ich sage: "Raumzeitkrümmung und Gravitationskraft sind Äpfel und Orangen", da das eine erfunden wurde, um das andere zu erklären. Aber was ich meine, ist nur, dass es nicht logisch erscheint, die Newton-Gleichung zu nehmen und das als Raumzeit darzustellen. Macht es?
Ich denke, das Problem, dies zu verstehen, ist die Idee, dass "der Weltraum in ein schwarzes Loch gesaugt wird". Die Realität ist, dass Materie in ein Schwarzes Loch „eingesaugt“ wird. Der Raum wird um das schwarze Ganze verzerrt, aber der Raum wird in nichts "eingesaugt".
Hier ist das Problem. Was ist Raum? Sie können den Raum (oder besser das Raum-Zeit-Kontinuum) nicht berühren. Eine Ansicht ist also, dass Raum dort ist, wo Materie existiert. Dennoch könntest du „Raum“ ohne Materie darin haben (leerer Raum). Oder Sie könnten Raum mit Materie darin haben (wie zum Beispiel den Planeten Erde. Beachten Sie, dass Materie nur im Raum existieren kann. Also ist es (zumindest in diesem Universum) nicht möglich, Materie ohne Raum zu haben.
Was bedeutet in diesem Fall "Verzerren" des Raums? Eine Sache, die wir tun können, ist, einen Lichtstrahl zu nehmen und ihn einen Raumbereich durchqueren zu lassen. Wenn der Raum leer ist, folgt der Lichtstrahl einer geraden Linie. Aber wenn sich Materie in diesem Raum befindet und der Strahl sich der Materie nähert, krümmt sich sein Weg ein wenig (wenn die Materie beispielsweise die Erde war). Die Materie hat den Raum verzerrt. Die Materie saugt keinen Raum auf, aber die Materie interagiert mit dem Raum so, dass der Weg eines Lichtstrahls keine gerade Linie mehr ist.
Wenn die Materie, die einen Teil des Raums einnimmt, zunimmt (seine Dichte zunimmt), wird die Verkrümmung des Raums stärker. Der Lichtstrahl krümmt sich immer mehr. Je näher der Strahl der Materie kommt, desto stärker biegt er sich auch. Interessanterweise ist die Krümmung parabolisch, genau wie ein Komet, der an der Sonne vorbeifliegt. Wenn die Masse groß genug wird und der Lichtstrahl nahe genug kommt (der gleichmäßige Horizont), krümmt sich der Lichtweg so stark, dass das Licht das Objekt umkreist. Dieses Objekt ist als Schwarzes Loch bekannt.
Beachten Sie, dass, wenn sich der Lichtstrahl außerhalb des Ereignishorizonts befindet, der Pfad gekrümmt ist, aber das Licht nicht in das Schwarze Loch „eingesaugt“ wird.
Wir kommen jetzt zu Ihrer Frage. Das Volumen des Raums ändert sich nicht, nur wie andere Materieteile und wie Lichtstrahlen mit diesem Raum interagieren, ändert sich (der Raum wird verzerrt). Nun kommt es doch zu „Seltsamkeiten“ in der Nähe eines Schwarzen Lochs. Wenn Licht auf den verzerrten Raum zusteuert, verschiebt es die Farbe zum blauen Ende des Spektrums (ähnlich dem Doppler-Effekt). Sobald das Licht das Schwarze Loch passiert, verschiebt sich seine Farbe in Richtung des roten Endes. Die Zeit ändert sich auch in der Nähe eines Schwarzen Lochs (es verlangsamt sich erheblich).
Also, wie misst man Raum? Eine Möglichkeit besteht darin, einen Lichtimpuls in Richtung eines Spiegels zu senden und die Zeit zu messen, die das Licht benötigt, um zum Spiegel und zurück zu gelangen. Diese Umlaufzeit ergibt dann die Entfernung als D = T * C / 2, wobei D die Entfernung zwischen Ihnen und dem Spiegel ist, T die Zeit ist, die Sie messen, damit der Puls zum Spiegel und zurück geht, und C die ist Lichtgeschwindigkeit. Wir teilen durch 2, denn die Zeit ist die Zeit hin und zurück.
Nehmen wir also an, wir sind weit von einem Schwarzen Loch entfernt, aber wir möchten den "Raum" in der Nähe des Lochs messen. Wir schicken ein Raumschiff in die Nähe des Schwarzen Lochs, aber außerhalb des Ereignishorizonts. Das Schiff hat einen Spiegel und wir senden einen Lichtimpuls an den Spiegel, um die Entfernung zu messen. Wenn der Lichtpuls aus dem Gravitationsschacht des Schwarzen Lochs kommt, wird der Puls durch den gekrümmten Raum verlängert. Außerdem ist der Weg, den das Licht zurücklegt, aufgrund der Raumkrümmung gekrümmt.
Das Ergebnis ist, dass wir eine lange Zeit messen, was bedeutet, dass D sehr groß ist. Wenn sich das Schiff dem Ereignishorizont nähert, geht diese Zeit in Richtung Unendlichkeit und D geht auch in Richtung Unendlichkeit (wenn das Schiff den Ereignishorizont überquert, werden wir niemals das reflektierte Licht sehen und die Zeit und Entfernung könnten als unendlich betrachtet werden. Also, es Es scheint, dass der Weltraum in der Nähe des Schwarzen Lochs unendlich groß geworden ist. Die Realität ist, dass der Weltraum gerade ernsthaft verzerrt wurde und unsere Messtechnik für die Vermessung des Raums nicht mehr gültig ist, da wir wirklich die Verkrümmung des Raums messen, nicht den Raum selbst.