Ich habe gelesen, dass, wenn man sich dem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs nähert, die Zeit relativ zu der Zeit verlängert wird, die weiter vom Ereignishorizont entfernt gemessen wird (Uhren ticken langsamer in der Nähe des Ereignishorizonts).
Ich habe auch gelesen, dass innerhalb des Ereignishorizonts die Krümmung des Raums sehr groß wird und sich nahe der Singularität der Unendlichkeit nähert.
Ich versuche also mit der Zeitdilatation und der starken Krümmung des Raums (oder vielleicht eher der Raumzeit) zu verstehen, was ein Beobachter innerhalb des Ereignishorizonts als Entfernung messen würde.
Zum Beispiel - von der Außenseite des Schwarzen Lochs könnte man den Durchmesser des Schwarzen Lochs auf 500 km schätzen. Würde ein Beobachter innerhalb des Ereignishorizonts diese Entfernung ebenfalls schätzen oder erscheint der Durchmesser ausgedehnter?
Wenn Leute über den "Durchmesser" sprechen, sprechen sie nur über den doppelten Radius in einem Koordinatensystem wie Schwarzschild-Koordinaten - ich habe in dieser Antwort über die physikalische Bedeutung der radialen Koordinate in diesen Koordinaten gesprochen . Das einzige koordinatenunabhängige Maß für "Entfernung" ist die Relativitätstheorie, die richtige Entfernung entlang eines raumähnlichen Pfads (siehe meine Antwort hier ), sodass Sie einen raumähnlichen Pfad von einem Punkt auf der Weltlinie des Beobachters zu einem Punkt in der Raumzeit wählen können, der auf dem Ereignis liegt Horizont. Aber Sie müssten eine Entscheidung darüber treffen, welchen Punkt Sie wählen möchten, die richtige Entfernung könnte beliebig kurz gemacht werden, indem Sie einen Punkt auswählen, der beliebig nahe an Ihrem vergangenen Lichtkegel liegtden Horizont geschnitten hat (da die Raumzeit-„Länge“ entlang eines lichtähnlichen Pfads, wie durch die Metrik definiert , immer Null ist – siehe den Raumzeit-Wiki-Artikel , wenn Sie mit Raumzeit-Intervallen nicht vertraut sind, und John Rennies Antworten hier und hier darüber, wie die Metrik wird verwendet, um die Eigenzeit entlang zeitähnlicher Pfade zu berechnen, könnte ebenfalls hilfreich sein).
Ein Ansatz zum Auswählen eines raumähnlichen Pfads wäre, eine Gleichzeitigkeitskonvention auszuwählen, wie z würde einer Art Linealabstand entsprechen, nämlich der Summe von Messungen an einer Reihe kurzer Lineale, deren Enden an Punkten entlang des raumartigen Pfads ausgerichtet sind (ich habe in meiner zweiten Antwort von mir, auf die ich oben verlinkt habe, über die physikalische Bedeutung des richtigen Abstands gesprochen ), aber da die Gleichzeitigkeit relativ zu Ihrer Wahl des Koordinatensystems ist, erhalten Sie je nach gewählter Konvention unterschiedliche Entfernungen, die verschiedenen möglichen Reihen von Punkten in der Raumzeit entsprechen, an denen die Enden der kurzen Lineale ausgerichtet sind.
Wenn Sie ein Schwarzschild-Schwarzes Loch (dh ein statisches, ungeladenes und nicht rotierendes) Schwarzes Loch nehmen, macht es wenig Sinn, von einem Beobachter zu sprechen, der versucht, das Innere des Schwarzen Lochs zu kartieren, da die Singularität grundsätzlich in der nahen Zukunft des Beobachters liegt und der Ereignishorizont liegt grundsätzlich in der Vergangenheit des Beobachters.
Wenn Sie sich sogar über dem Ereignishorizont befinden, scheint das Schwarze Loch viel größer zu sein, als Sie es aufgrund naiver euklidischer Überlegungen vorhersagen würden. In der euklidischen Geometrie würden Sie vorhersagen, dass die Oberfläche einer Kugel nur dann die Hälfte Ihres Blickfelds ausfüllt, wenn sie im Vergleich zu Ihnen sehr groß ist und nur wenn Sie sich auf der Oberfläche selbst befinden. Im Falle eines Schwarzen Lochs bedeckt die Schwärze viel früher die Hälfte Ihrer Sicht und wenn Sie sich an der „Oberfläche“ befinden – am Ereignishorizont, hat die Schwärze Ihre gesamte Sicht bedeckt und der gesamte Himmel wird in einen sehr hellen gequetscht Punkt.
Sobald Sie in das Schwarze Loch eintauchen, hat die gesichtslose Schwärze alles bedeckt. Man sieht nichts, kein Instrument kann den Horizont erreichen und die Umgebung erscheint isotrop, nur die Schlagkräfte scheinen dynamisch zuzunehmen. Du sendest Lichtsignale aus, aber sie kehren nie zurück. In diesem Sinne wäre die Antwort, die der Wahrheit am nächsten kommt, dass der Ereignishorizont von innen unendlich erscheint, weil Sie ihn nicht erreichen oder keine Spur davon finden können, egal wie sehr Sie sich bemühen.
Übrigens ist der scheinbare Schatten eines Schwarzen Lochs aus der Ferne tatsächlich etwa zehnmal größer als der eines Planeten mit einem Radius gleich dem Radius des Ereignishorizonts. Das liegt am Radius ist fatal für Photonen, die in rein radialer Richtung gehen, aber Photonen, die gerade vorbeikommen, werden viel früher verschlungen.
Ich glaube, es ist nicht sehr lehrreich, über die Größe des Schwarzen Lochs zu sprechen, weil es uns oft dazu verleitet, an einen schwarzen Planeten mit einer bestimmten Oberfläche zu denken. Wenn Sie die Relativitätstheorie weiter studieren, stellen Sie tatsächlich fest, dass es sich nicht einmal um eine Oberfläche im eigentlichen Sinne handelt, sondern um einen sehr eigenartigen Lichtkegel.
Die einfache Antwort ist, dass Sie innerhalb des Ereignishorizonts nichts messen können.
Abgesehen von der Frage, ob Sie das Überschreiten des Ereignishorizonts überleben würden oder nicht, hätten Sie das Problem, dass Sie Ihren Maßstab nicht bewegen und ihn auch nicht beobachten können (z. B. wenn Licht davon abprallt).
Um einen Zollstock zu beobachten, muss Licht darauf schießen und abprallen. ZB wandert Licht nach oben und weg vom Schwarzen Loch, prallt vom Maßstab ab und dann zurück zu Ihren Augen. Offensichtlich kann dies nicht passieren, da Licht per Definition der Schwerkraft des Schwarzen Lochs innerhalb des Ereignishorizonts nicht entkommen kann, also nicht nach oben und von ihm weg wandern kann.
Auch ein Beobachter außerhalb des Ereignishorizonts wird bemerken, dass sich die Zeit verlangsamt, wenn jemand hineinfällt und im Wesentlichen am Punkt des Ereignishorizonts anhält. Obwohl wir nicht wissen, was nach diesem Punkt passiert, können wir uns vorstellen, dass Sie im Wesentlichen eine gefrorene Person haben, die direkt auf das Schwarze Loch zugeht und sich nicht in irgendeine Richtung bewegen kann (also keine Messungen vornehmen oder beobachten kann).
Die gemessene Entfernung hängt vom Beobachter ab. Um die Entfernung zu artikulieren, wählen wir eine Koordinate aus und beschreiben, wie sie sich auf physikalische Messungen bezieht, wie z. B. ein Lineal oder eine Radarentfernung. Nun hat die Koordinate im Allgemeinen keine direkte physikalische Bedeutung, sie ist einfach eine Wahl zur Kennzeichnung oder Kartierung von Raumzeitereignissen.
Der Schwarzschild -Koordinate ist die offensichtliche Wahl. Außerhalb des Ereignishorizonts ist jeder Beobachter fest misst einen radialen Eigenabstand . Dies bezieht sich auf das Koordinatenintervall zum Linealabstand. Innerhalb des Horizonts schlage ich vor, dass der natürlichste Beobachter einer ist, der ursprünglich weit entfernt vom Schwarzen Loch aus der Ruhe gefallen ist. Und diese messen .
Lassen Sie uns Ihre 500 km so interpretieren, dass der Ereignishorizont bei der Schwarzschild-Koordinate liegt km (eine andere Option wäre optisches Erscheinungsbild). Messungen sind in der Regel nur vor Ort aussagekräftig. Nehmen Sie also einen ganzen Haufen der oben genannten fallenden Beobachter; Sie werden den Innendurchmesser des Schwarzen Lochs auf 500 km messen! Der einzige Fehler ist, dass sie dies niemals nach außen kommunizieren können. :(
Ich denke nur, dass Licht dem Ereignishorizont niemals "entkommt", weil sich die Zeit für einen äußeren Beobachter bis zu einem Punkt verlangsamt hat, an dem Lichtgeschwindigkeit nicht mehr Lichtgeschwindigkeit ist. Geschwindigkeit ist ein Hinweis auf Zeit/Entfernung, aber die Zeit ist jetzt so langsam, dass von außen das Licht zusammenzubrechen scheint. Ich denke, dass der Ereignishorizont relativ zum Beobachter ist. Je näher Sie kommen, desto mehr Zeit kehrt auf die gleiche Ebene wie das Licht zurück, und wir können dann weiter hineinsehen. Je weiter wir hineingehen, desto mehr Zeit hält uns im Einklang mit dem Lichtgesetz ... und wir können weiter hineinsehen Nicht mehr aus, weil sich die Zeit nun aus Beobachterperspektive komplett verändert hat, aber sehen Sie sich immer noch in dieser Zeitdehnungsblase um. Das heißt, wenn wir eine Reihe von Sensoren einsenden würden, während sich der Ereignishorizont weiter in Richtung des Schwarzen Lochs bewegt, und einer zum ersteren zurücksendet (natürlich mit Doppler-Verschiebung), dann wiederholt es sich, um als Nächstes in der Reihe zu sein, bis schließlich von einer Zeitdilatation zur nächsten gearbeitet wird. Ich denke, wir könnten schließlich die innere BH-Telemetrie Schicht für Schicht für Schicht (der Zeitdilatation) wieder herausziehen, bis wir tatsächlich etwas aus dem Ereignishorizont zurück in einen "normalisierten" Zeitrahmen außerhalb des Horizonts bringen könnten.
Ein relativer Horizont, der darauf basiert, wie langsam die Zeit um Sie herum geworden ist, um die Geschwindigkeit des Universums (LICHT) zu brechen. Wenn Sie sich langsam genug hineinbewegen, wird der Horizont immer kleiner, bis Sie etwas darin sehen ... und zu atomarer Abschirmung gequetscht werden.
Nur ein Gedanke, um zu versuchen, etwas aus einer anderen Perspektive zu sehen!
Ryan Unger
Wissenschaft