у меня только один вопрос.. почему
А СТО уверенно знаете? Без уверенного знания СТО тут понять что либо невозможно. Предположим для начала, что знаете, тогда попробуйте осмыслить нижесказанное:
Есть такая простенькая концепция "лифт Эйнштейна" — мол дескать если в пустоте вне гравитирующих тел ускорять лифт, то изнутри результат неотличим от того что если бы он был зафиксирован неподвижно в гравиполе.
Сразу же напрашивается эксперимент — сесть в такой ускоряющийся лифт, а точнее — релятивистски равноускоренную ракету и посмотреть внимательно что происходит с точки зрения космонавта.
Сразу же мы понимаем что речь идёт об неинерциальной системе отсчёта у космонавта и в ней должно быть что–то такое, что нам неизвестно из рассмотрения экспериментов с ИСО в СТО.
Но для начала можно порассматривать ситуацию глазами обычной ИСО в которой космонавт сел в ракету, включил движки и релятивистски–равноускоряется–улетает. Какие интересные штуки можно заметить?
Уравнение движения релятивиски–равноускоренной ракеты в ИСО это гипербола.
Для наглядности желателен график. Найдем графики гиперболы:
Представим что у нас ось Y это ось времени, а ось X — координаты. Представим так что мы работаем с нормализованными координатами в которых свет за 1 единицу времени пролетает 1 единицу длины.
Рассмотрим правый верхний участок графика. Пунктирная линия, наклоненная под 45 градусов к осям это по сути график движения фотона испущенного из начала координат вправо (помним — 1 единицы длины за 1 единицу времени). А веточка гиперболы это релятивистски–равноускоренная ракета стартующая с некоторой дистанции "a" от начала координат. Вот пошёл график её координаты от времени и видно, что тот самый фотон никогда её не достигнет. По ассимптоте график фотона и график ракеты сближаются, но никогда не сблизятся.
А что это означает в физическом смысле? Это значит что никакое ни тело ни взаимодействие левее нашего лучика света никогда не сможет достигнуть ракеты пока она поддерживает режим ускорения. Вообще это т.н. пространственно–временная диаграмма Минковского и в ней действует то правило, что запрет на сверхсветовые скорости выражается в том, что т.н. мировая линия тела никогда не может быть наклонена к оси времени больше чем под 45 градусов (в наших нормализованных координатах), а значит ни от какой точки левее световой линии нельзя провести никакую линию которая бы соприкоснулась с ракетой.
Ничто и никогда из этой области графика не сможет достичь ракеты. Ничего не напоминает?
Несмотря на простоту мысленного опыта мы уже замечаем такие страшные вещи, как "область пространства–времени откуда ничто не может достичь ракеты" и конкретный край этой области в лабораторной ИСО (нетрудно догадаться что в неИСО ракеты он будет эквивалентен великому и ужасному горизонту событий чёрной дыры). По сути еще можно сказать что наша лабораторная ИСО "свободно падает в гравиполе".
Уже прекрасно видно, что если с ракеты в какой то момент времени сбросят груз и он полетит инерционно (т.е. по прямой не превышающей 45 градусов к оси времени), то за какое то конечное время он попадёт под линию горизонта и уже не сможет вернуться к ракете никакими силами, т.к. потребуется мировая линия с углом наклона более 45 градусов к оси времени, т.е. сверхсветовая запрещенная скорость.
Так же видно что если с ракеты выбросят зонд, который запрограммирован так, чтобы избегать встречи с горизонтом, т.е. ускорятся к ракете до пересечении линии горизонта, то у такого зонда всегда останётся возможность ускорится сильнее, чем ракета (чтобы его дуга гиперболы стала круче), и вернутся к ней рано или поздно, но не ранее чем её путь пересекается со световой линией из той точки где зонд находится приняв решение вернуться.
При этом чем ближе зонд находится к горизонту, тем большую работу по его разгону надо совершить чтобы вернуть его к ракете. Вплоть до бесконечной величины при попадании на горизонт. Т.е. уже видно, что в лифте эйнштейна разность гравипотенциалов между ракетой и горизонтом по сути бесконечна.
Т.е. в принципе мы в обычной ИСО обычной СТО уже пронаблюдали горизонт событий и некоторые его характерные свойства. Пусть не количественно, но качественно похожие на ГС ЧД.
Немаловажно будет еще заметить следующую штуку. Предположим, что с ракеты сбрасывают зонд который старается и не догнать ракету, но и не попасть под горизонт. Т.е. его мировая линия должна быть между двумя мировыми линиями светового горизонта и ракеты. Тогда если внимательно поглядеть на график, то становится понятно, что его скорость должна быть в среднем больше скорости ракеты, чтобы уклонится от световой линии. Т.е. по другому — линия должна быть круче наклонена к оси времени, чем линия ракеты. А раз больше скорость, то значит... часы идут медленнее. Т.е. наблюдаем "гравитационное замедление времени" в обычной ИСО в рамках обычной СТО. Действительно если зонд опустится и вернется к ракете его часы всегда должны отставать в показаниях с часами ракеты. Логично. А вот как так получается что в СО ракеты (неИСО) свободно падающий зонд вечно падает на горизонт? Тут уже нужны умственные усилия большего калибра, хотя уже можно подметить, что если некий зонд на графике падает на горизонт по прямой одновременно отправляя к ракете веер световых линий (под 45 градусов к горизонту), то на ракете их будут принимать вечно.
