Ich bin ein großer Fan des Podcasts Astronomy Cast und vor einiger Zeit habe ich mir eine Q&A-Episode angehört, die sie gemacht haben. Ein Zuhörer schickte eine Frage, die ich faszinierend fand und über die ich mich seitdem gewundert habe.
Aus dem Showtranskript :
Arunus Gidgowdusk aus Litauen fragt: „Wenn Sie eine Masse von einem Kilogramm nehmen und sie auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigen würden, würde sie sich zu einem Schwarzen Loch formen? Würde es ein Schwarzes Loch bleiben, wenn Sie dann die Geschwindigkeit verringern würden?“
Dr. Gay, eine Astrophysikerin und eine der Gastgeberinnen, erklärte, dass sie einige ihrer Kollegen gefragt habe und dass keiner von ihnen eine zufriedenstellende Antwort geben könne. Ich habe sie kürzlich auf Facebook gefragt, ob sich jemand mit einem gemeldet hätte, und sie sagte, dass dies nicht der Fall sei. Also dachte ich, vielleicht wäre das ein guter Ort, um zu fragen.
Die Antwort ist nein.
Der einfachste Beweis ist nur das Relativitätsprinzip: Die Gesetze der Physik sind in allen Bezugssystemen gleich. Sie können also diese 1-kg-Masse in einem Referenzrahmen betrachten, der sich mitbewegt. In diesem Rahmen ist es genau die gleiche 1-kg-Masse, die es immer war; es ist kein schwarzes Loch.
Nein, eine Masse von 1 kg würde sich nicht in ein Schwarzes Loch verwandeln, selbst wenn sie mit sehr geringer Lichtgeschwindigkeit an Ihnen vorbeisausen würde.
Das Relativitätsprinzip ist eine grundlegende Idee in der Physik, und eine Folge davon ist, dass wir die Physik von etwas verstehen können, das sich bewegt, indem wir uns vorstellen, dass wir uns neben ihm bewegen.
Sie beobachten zum Beispiel Leute, die in einem Zug Billard spielen, während er an Ihnen vorbeirauscht. Sie möchten wissen, ob ein bestimmter Schuss, der gerade gemacht wurde, die 8 versenkt. Sie finden es heraus, indem Sie sich vorstellen, dass Sie im Zug sind, und alles berechnen, was Sie erwarten würden, von diesem einfacheren Standpunkt aus, wo der Billardtisch stationär ist. Wenn die 8-Kugel aus dieser Sicht in eine bestimmte Tasche geht, können Sie sicher sein, dass sie in dieselbe Tasche geht, wenn Sie die Situation erneut von Ihrem ursprünglichen Standpunkt auf dem Boden aus analysieren.
Wenn wir das gleiche Prinzip auf die 1-kg-Masse anwenden, sehen wir, dass sie, wenn sie sich an ihr entlangbewegt, nur wie eine normale Masse aussieht, nicht wie ein schwarzes Loch. Daher sieht es aus einem anderen Blickwinkel, in dem es sich fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, immer noch wie eine normale Masse aus, nicht wie ein Schwarzes Loch.
Obwohl gut, denke ich, dass den anderen Antworten derzeit eine Zutat fehlt, also werde ich diese Antwort posten.
Für Teilchen, die sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen, gibt es keinen Ereignishorizont, und daher verhalten sie sich nicht wie ein Schwarzes Loch. Licht aus anderen Regionen des Weltraums wird es schließlich erreichen, im Gegensatz zu einem Schwarzen Loch. Außerdem bewegen sich die Kräfte zwischen den Atomen in der Materie, aus der die Masse besteht, gemeinsam, und daher gibt es keine verstärkte Gravitationswechselwirkung zwischen ihnen. Während sich die Abstände zwischen ihnen für einen äußeren Beobachter zu ändern scheinen (wenn die Masse beschleunigt wird), sind sie fest, sobald sie eine konstante Geschwindigkeit erreicht.
Was in anderen Antworten nicht erwähnt wurde, ist der Effekt der Beschleunigung. Wenn ein Teilchen kontinuierlich beschleunigt wird, gibt es einen scheinbaren Ereignishorizont. Siehe die entsprechende Wikipedia-Seite hier . Das hat also einige Merkmale, die wir mit einem Schwarzen Loch assoziieren, aber es gibt immer noch große Unterschiede. Ein Objekt, das einer konstanten Beschleunigung ausgesetzt ist, verhält sich tatsächlich wie ein statisches in einem konstanten Gravitationsfeld. Im Fall eines solchen Objekts ist jedoch die Richtung des äquivalenten Felds über das gesamte Objekt hinweg konstant (und in einer konstanten Richtung). Dies gilt nicht für das Gravitationsfeld eines Schwarzen Lochs, das kugelsymmetrisch ist.
Sobald das Teilchen aufhört zu beschleunigen, verschwindet natürlich der scheinbare Horizont.
Ich nehme an, die Idee ist, dass die 1-kg-Masse sich unter die Planck-Länge zusammenzieht. Entweder das oder die relativistische Energie (Masse) wäre so groß, dass er durch die Schwerkraft implodieren würde. Die Frage kann jedoch danach gedacht werden, was mit einem Beobachter auf der Masse passieren würde. Die Frage könnte umgedreht werden: Würde das Universum implodieren? Wenn eine Masse geht an einer kleineren Masse vorbei dann könnte man das denken könnte ein schwarzes Loch werden und die kleine Masse wenn nah genug, würde im schwarzen Loch gefangen werden. Allerdings aus dem Rahmen der großen Masse Die kleine Masse ist kein Schwarzes Loch. Dies ist ein Widerspruch.
Eine ultrarelativistische Masse verhält sich ähnlich wie eine Schwerewelle, wenn sie einen anderen Referenzpunkt passiert. Dieser Aichelburg-Sexl-Ultraboost hat einen ebenen Wellenimpuls der Raumzeit. Die relativistische Masse führt zu einem Gravitationswellenimpuls, wie er von einem stationären Beobachter erfasst wird. Es gibt also eine gravitative Implikation für solche extremen relativistischen Boosts.
MBN