Парадокс измерения ЭЛ. заряда в гравитационном колодце.

[Alexander4702]

Я ни на что не претендую, просто наткнулся на некоторые парадоксальные с моей точки зрения результаты мысленного эксперимента и хочется узнать не рассматривался ли уже этот вопрос в рамках теории относительности, ну или, как минимум, понять где Я ошибся.

Предположим, мы решили измерить величину заряда электрона в атоме находящегося недалеко от чёрной дыры. Поскольку подлетать туда опасно, измерять мы будем косвенно. Отправили туда множество молекул и атомов с различными энергиями ионизации и разрушения и начали облучать квантами света разной энергии. Поскольку свет для объекта находящегося в гравитационном колодце(области с замедленным течением времени) имеет большую энергию, частоту, и меньшую длину волны, то кванты ранее неспособные расщеплять молекулы и ионизировать атомы стали это делать. Разумеется, атомы вновь забирают свои электроны, молекулы рекомбинируются и энергия излучается вновь, часть её доходит и до нас, но излучённые кванты выходя из гравитационного колодца вновь теряют энергию и становятся волне обычными. Таким образом мы с удивлением (ну кто-то может и нет)обнаружили, что инфракрасные кванты(в нашей нашей системе отчёта) способны ионизировать атомы и вообще действуют как жёсктое УФ излучение, а видимый свет действует на объекты близкие к чёрной дыре как ренген, даже слабенький луч фонарика, с нашей точки зрения, способен плавить и испарять куски бронированной стали. Таким образом с нашей точки зрения всё выглядит так как будто энергии связей в молекулах стали гораздо слабее, а энергетические уровни атомов гораздо уже.
Мы хорошо знаем квантовую теорию и начинаем исходя из наблюдений пытаемся вычислить заряды. Разумеется, их значения получаются меньше.

Тоже самое можно сделать не только для воздействия светом, но и для кидания материальных объектов. Мы можем бросить условноё пёрышко в бронелист покоящийся в гравитационном колодце и для него оно будет обладать огромной энергией. При этом вся энергия выделившаяся при их соударении в виде света и тепла и достигающая нас(то есть наблюдателей в области с низкой гравитацией) будет уменьшаться. Таким образом, мы увидим как пёрышко медленно(время то там течёт пропорционально медленнее) проходит сквозь бронелист, без каких либо вспышек света и вообще, оба объекта ведут себя, как два облачка газа. То есть, мы увидим что-то подобное тому, что наблюдается при замедленном воспроизведении соударения быстродвижушихся объектов )
, когда метал визуально очень похож на каплю жидкости https://www.youtube.com/watch?v=uqdenREWElA) только в гораздо большей степени. Таких опытов можно придумать очень много, но мне кажется результаты будут одинаковыми. В любом опыте наблюдателю находящемуся в области низкой гравитации и нормального хода времени будет казаться, что силы между частицами объектов находящихся в области с высокой гравитацией и низким темпом течения времени ослабли, не будет эксперимента способного это опровергнуть.


Теперь собственно вопросы?
1) Возможно Я ошибаюсь в этих рассуждениях, если да, то в чём?
2) Можно ли придумать опыты, в которых величины зарядов(как вариант константы связей), вычисляемые нами остаются неизменными?
2) Если нет, то что нам мешает интерпретировать этот мысленный эксперимент, буквально - то есть величина заряда уменьшается в гравитационном поле\"в области замедленного" времени?
3) Широко известна CP-инвариантность. Если изменить знаки зарядов, чётность, и ход времени то все опыты в такой области будут аналогичны базовым. Можно ли рассматривать и то и другое в едином ключе, то есть сформулировать всё таким образом, что величина заряда зависит хода времени (он меняет знак, когда время идёт в обратную сторону, уменьшается, когда время замедляется и становится равным нулю когда время "стоит") ????

P.S. Я намеренно игнорирую вариант в котором мы вычисляем константу электрического взаимодействия но если кто-то прикинет все теже рассуждения с ней, а не с зарядом буду рад.
P.S. Конечно, сразу встаёт вопрос - "Почему бы не измерить заряды напрямую, через силу взаимодействия с пробным?". Я не знаком с математическим аппаратом квантовой электродинамики, но мне известно, что в ней электромагнитное взаимодействие описывается, через обмен виртуальными фотонами. Если мы введём дополнительно гравитационное поле, то разве у нас не будет наблюдаться подобного эффекта? То есть, виртуальный фотон "излучаемый"(просто понятный термин) из области высокой гравитации\медленного течения времени должен испытывать красное смещение, а в сами вычисления должны быть внесены поправки. Или в альтернативной трактовке вероятность процесса в котором фотон излучённый заряженной частицей в гравитационном колодце поглощается частицей в не его, пропорционально ниже, в следствии замедления времени. Так или иначе получается, что любой заряд, находящийся на горизонте событий ЧД должен притягивать наш пробный с силой 0.

[Munin]

Alexander4702 в сообщении #1123715 писал(а):

Мы хорошо знаем квантовую теорию и начинаем исходя из наблюдений пытаемся вычислить заряды. Разумеется, их значения получаются меньше.

Не обязательно. Может быть, меньше становятся массы? Ведь они тоже входят в выражения для энергий ионизации.

(Подсказка. На самом деле, в итоге, если всё правильно рассчитать, то получится, что меняются именно массы, а вот заряды - нет.)

С учётом этой важнейшей поправки, ваши рассуждения правильные. И да, можно всё сформулировать таким образом, что величина массы (с точки зрения удалённого наблюдателя) зависит от хода времени. Например, при приближении к границе чёрной дыры, величина массы в пределе стремится к нулю.

[Alexander4702]

Munin в сообщении #1123726 писал(а):

Alexander4702 в сообщении #1123715 писал(а):

Мы хорошо знаем квантовую теорию и начинаем исходя из наблюдений пытаемся вычислить заряды. Разумеется, их значения получаются меньше.

Не обязательно. Может быть, меньше становятся массы? Ведь они тоже входят в выражения для энергий ионизации.

(Подсказка. На самом деле, в итоге, если всё правильно рассчитать, то получится, что меняются именно массы, а вот заряды - нет.)

С учётом этой важнейшей поправки, ваши рассуждения правильные. И да, можно всё сформулировать таким образом, что величина массы (с точки зрения удалённого наблюдателя) зависит от хода времени. Например, при приближении к границе чёрной дыры, величина массы в пределе стремится к нулю.

Интересно, первый раз об этом слышу. А можно с формулами если не затруднит просто хочется понять получше))
Получается, что для удалённого наблюдателя масса произвольной системы частиц в области замедленного времени уменьшается (ну или можно сформулировать так) и поэтому уменьшаются энергии связи частиц в этой системе(опять же для удалённого наблдателя)?

Хорошо, а если Мы попробуем измерить величину притяжения между произвольными зарядами, находящимися в областях с разным течением времени, то сила изменится\не изменится? А как в этом случае рассчитывается энергия взаимодействия?

[Munin]

Alexander4702 в сообщении #1123746 писал(а):

А можно с формулами если не затруднит просто хочется понять получше))

Гравитационные эффекты в большой степени обязаны переменности метрического коэффициента $g_{00}.$ Например, этот коэффициент в ньютоновском приближении связан с ньютоновским гравитационным потенциалом $g_{00}=1+2\varphi/c^2,$ он же определяет эффект гравитационного замедления времени, и ускорение свободно падающих тел.

Так вот. Этот коэффициент входит в выражение энергии частицы в стационарном гравитационном поле: $\mathcal{E}_0=m\gamma c^2\sqrt{g_{00}}\equiv\dfrac{mc^2\sqrt{g_{00}}}{\sqrt{1-v^2/c^2}}=\mathrm{const}.$ Собственно, при более тщательном анализе, все энергии, а не только энергия частицы, испытывают такое пропорциональное изменение. Это же видно и на квантовом уровне: все энергии суть частоты колебаний волновых функций, которые, естественно, реагируют на замедление времени (замедляются колебания, уменьшаются и энергии). Масса тут входит в релятивистской теории в виде колебаний с частотой, равной комптоновской длине волны частицы: $E=\hbar\omega=mc^2$ - эта формула опять же умножается на $\sqrt{g_{00}}.$

Всё это, кроме квантов, можно найти в
Ландау, Лифшиц. Теория поля.
По квантам на начальном уровне рекомендую
 Окунь. Физика элементарных частиц. 
Боголюбов, Ширков. Квантовые поля. ("тонкий")

Alexander4702 в сообщении #1123746 писал(а):

Хорошо, а если Мы попробуем измерить величину притяжения между произвольными зарядами, находящимися в областях с разным течением времени, то сила изменится\не изменится? А как в этом случае рассчитывается энергия взаимодействия?

Надо решать уравнения Максвелла в условиях гравитации. Например, если гравитационное поле статическое, то оно ведёт себя как среда с диэлектрической и магнитной проницаемостями $\varepsilon=\mu=1/\sqrt{g_{00}}$ (заметьте, опять этот коэффициент).

[Alexander4702]

Munin в сообщении #1123768 писал(а):

Alexander4702 в сообщении #1123746 писал(а):

А можно с формулами если не затруднит просто хочется понять получше))

Спасибо за консультацию.

[Munin]

И пожалуйста, имейте в виду, что всё это:
- только в стационарном гравитационном поле;
- и только с точки зрения удалённого наблюдателя.
А в общем случае, эффекты сложней и разнообразней.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Дискуссионные темы (Ф)» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»