2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Эта тема закрыта, вы не можете редактировать и оставлять сообщения в ней. На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 18  След.
 
 Может ли черная дыра взаимодействовать с другими массами?
Сообщение14.06.2010, 21:48 
Заблокирован


16/02/08

440
Уважаемые господа, приветствую всех!
Пусть черная дыра движется с некоторой скоростью по прямой. В некоторый момент времени мимо черной дыры пролетает достаточно массивная звезда, которая подействовала гравитацией на черную дыру. В результате черная дыра должна немного отклонится в сторону источника тяготения. Но в окрестностях черной дыры время замедлено? Как же может подействовать тяготение пролетавшей звезды, если гравитационному полю звезды понадобятся миллионы лет, чтобы достичь самой черной дыры?
Вопрос - так как же будет реагировать черная дыра на изменение гравитационного поля?

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли черная дыра взаимодействовать с другими массами?
Сообщение14.06.2010, 22:47 
Заблокирован
Аватара пользователя


03/03/10

4558
Как точечная масса. Т.е. взаимодействие звезды и ЧД описывается ЗВТ Ньютона, обычная задача двух тел механики. Если относительное движение достаточно быстрое и/или звезда "нацелена" так, что проходит достаточно близко к горизонту событий - будут релятивистские поправки. Излучение гравитационных волн например.

Это что касается содержательной части вопроса. А про "время замедлено" и "миллионы лет"... Так статическое-то поле никуда не девается. ЧД обладает массой - пространство-время вокруг нее неплоское. Вот это поле и "чувствует" в первом приближении пролетающая звезда. Точно также как и ЧД реагирует в первом приближении на статическое поле звезды.

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли черная дыра взаимодействовать с другими массами?
Сообщение15.06.2010, 10:11 
Заблокирован


16/02/08

440
myhand в сообщении #331284 писал(а):
Как точечная масса. Т.е. взаимодействие звезды и ЧД описывается ЗВТ Ньютона, обычная задача двух тел механики. Если относительное движение достаточно быстрое и/или звезда "нацелена" так, что проходит достаточно близко к горизонту событий - будут релятивистские поправки. Излучение гравитационных волн например.

Это что касается содержательной части вопроса. А про "время замедлено" и "миллионы лет"... Так статическое-то поле никуда не девается. ЧД обладает массой - пространство-время вокруг нее неплоское. Вот это поле и "чувствует" в первом приближении пролетающая звезда. Точно также как и ЧД реагирует в первом приближении на статическое поле звезды.


Все же мне не понятно, как внешнее гравитационное поле сможет проникнуть внутрь черной дыры. Замедление времени никто не отменял, а чтобы масса черной дыры провзаимодействовала с изменившейся внешней гравитацией, эта гравитация должна достичь этой массы. Но изменение гравитации не может распространятся со сверхсветовой скоростью?

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли черная дыра взаимодействовать с другими массами?
Сообщение15.06.2010, 10:41 


22/06/09
975
Гравитационное поле вокруг звезды уже изменено. ЧД просто влетит в этот потенциал и полетит по геодезической, или что там?

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли черная дыра взаимодействовать с другими массами?
Сообщение15.06.2010, 12:02 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


17/12/08
582
Victor Orlov писал(а):
Пусть черная дыра движется с некоторой скоростью по прямой.
Victor Orlov писал(а):
Но в окрестностях черной дыры время замедлено? Как же может подействовать тяготение
А у меня к Вам вопрос: Как может двигаться чёрная дыра с некоторой скоростью по прямой, если в её окрестности время замедлено? Если в окрестности ЧД время остановилось, то почему сама ЧД тоже где там в совей окрестности пространства тоже не остановилась, а движется так же, как и всё остальное вперёд по прямой и остановка времени вблизи неё самой не мешает ей двигаться и далее.

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли черная дыра взаимодействовать с другими массами?
Сообщение15.06.2010, 12:19 
Заблокирован
Аватара пользователя


03/03/10

4558
Victor Orlov в сообщении #331387 писал(а):
Все же мне не понятно, как внешнее гравитационное поле сможет проникнуть внутрь черной дыры. Замедление времени никто не отменял, а чтобы масса черной дыры провзаимодействовала с изменившейся внешней гравитацией, эта гравитация должна достичь этой массы. Но изменение гравитации не может распространятся со сверхсветовой скоростью?

Вас не удивляет, что кулоновское поле заряда "никуда не распростроняется со сверхсветовой скоростью"? Оно просто есть вогруг него. Также и здесь. В первом приближении - ЧД влетит в статическое гравитационное поле звезды.

В общем, как дипломатично заметила Алия87 - Ваши представления о предмете нужно сперва сильно подлатать :) По каким книжкам оно сложилось такое забавное?

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли черная дыра взаимодействовать с другими массами?
Сообщение15.06.2010, 16:11 
Заслуженный участник


15/05/09
1563
Victor Orlov в сообщении #331387 писал(а):
Замедление времени никто не отменял...
"Замедление времени" в поле тяготения предполагает, в первую очередь, сравнение показаний двух часов. Об этом часто забывают, поскольку исходят из концепции абсолютного времени: где бы и при каких бы условиях мы не измеряли интервал времени между двумя событиями, результат будет одинаков; эта концепция классической механики справедлива в пределах точности измерений лишь для очень малых скоростей (часов) и очень слабых гравитационных полей и в современной физике считается неверной для общего случая. Однако и изучаемая большинством физика, и наш "здравый смысл", т.е. продукт обыденного опыта, зачастую удерживают наши представления в рамках неверной концепции абсолютного времени.

Чтобы это различие было понятнее, представьте себе, что Вы держите в руках камертон, издающий приятный для слуха ля первой октавы. Даже если Вы находитесь в сильном поле тяготения (скажем, где-то вблизи ЧД), для Вас в первом приближении в звучании камертона ничего не изменится - Ваши "внутренние часы", находясь в непосредственной близости к камертону, идут с тем же темпом, что и "внутренние часы" камертона.

Представьте, однако, что где-то далеко от Вас и - самое главное - от сильного гравитационного поля находится другой человек, который каким-то образом тоже может слышать Ваш камертон (мы отвлекаемся от физической реализуемости этого эксперимента :D ). Вот он-то скажет: ничего не слышу, мои уши не воспринимают инфразвук. А все потому, что его часы идут быстрее, поэтому интервал времени между двумя соседними максимумами звуковой волны, создаваемой камертоном и воспринимаемой удаленным наблюдателем, для этого удаленного наблюдателя будет заметно длинее - его "быстро" идущие часы успеют "протикать" за указанный интервал времени множество раз. Т.е. период принимаемых удаленным наблюдателем колебаний будет существенно большим, чем 2,(27) миллисекунд.

Но эти эффекты никак особо не скажутся на результатах наблюдения явлений, происходящих "совсем неподалеку" от близкого к ЧД (точнее, к горизонту событий) наблюдателя. Другое дело, что явления, происходящие вдалеке от него, он будет воспринимать заметно иначе.

Но к статическому полю ЧД (или звезды) это отношения не имеет. Когда говорят об ограниченной скорости распространения взаимодействий, то имеется в виду распространение изменения некоторых условий, которые (изменения) мы классифицируем как взаимодействия. Например, изменение напряженностей электрического и магнитного полей, распространение которых мы называем э/м волнами.

Если же изменения нет, то и распространяться нечему. Что касается гравитационного поля, то обсуждаемые объекты - например, ЧД - описываются в современной физике с помощью ОТО. А идея этой теории в том, что некоторые свойства пространства времени, а именно - кратчайший путь, зависят от параметров различных материальных объектов - например, от массы тяготеющего тела (в более общем случае - от тензора энергии-импульса, который, в свою очередь, определяется массой тяготеющего тела). Т.е. проявление гравитации звезды заключается именно в придании этих свойств пространству-времени: кратчаший путь не соответствует прямой линии в евклидовом пространстве. Коль ЧД попала в такую область пространства-времени, то у нее и выбора не остается, как двигаться по этому кратчайшему, но "непрямому" пути. С замедлением времени это никак не связано.

Разумеется, все это - очень грубое описание, не учитывающее множества тонкостей.

Резюме - обращайте внимание на два ключевый момента:

1) в чем заключается эффект гравитационного замедления времени;

2) особенности статических полей.

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли черная дыра взаимодействовать с другими массами?
Сообщение15.06.2010, 17:09 
Заблокирован


16/02/08

440
myhand в сообщении #331458 писал(а):
Victor Orlov в сообщении #331387 писал(а):
Все же мне не понятно, как внешнее гравитационное поле сможет проникнуть внутрь черной дыры. Замедление времени никто не отменял, а чтобы масса черной дыры провзаимодействовала с изменившейся внешней гравитацией, эта гравитация должна достичь этой массы. Но изменение гравитации не может распространятся со сверхсветовой скоростью?

В первом приближении - ЧД влетит в статическое гравитационное поле звезды.


Не все так просто. Если считать, что звезда неподвижна, то, действительно, ЧД будет влетать в статическое гравитационное поле.
Но если считать неподвижной ЧД? Звезда в этом случае приближается, и гравитационное поле звезды сначала растет а затем убывает. То есть поле уже не будет статичным. И, следовательно, никогда не проникнет ниже горизонта событий и никогда не подействует на массу ЧД.
И как же согласовать между собой эти два сценария?
Для сравнения. Если взять постоянный магнит и положить рядом кусок меди, то это будет пример статического магнитного поля и ничего особенного происходить не будет. Но если двигать кусок меди относительно магнита или магнит относительно куска меди, то возникнут вихревые токи. То есть статическое поле, в случае механического движения в этом поле, уже не будет статическим.
По аналогии, и гравитационное поле в системе ЧД-движущаяся звезда вряд ли следует считать статическим.

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли черная дыра взаимодействовать с другими массами?
Сообщение15.06.2010, 20:04 
Заблокирован
Аватара пользователя


03/03/10

4558
Victor Orlov в сообщении #331589 писал(а):
Не все так просто. Если считать, что звезда неподвижна, то, действительно, ЧД будет влетать в статическое гравитационное поле.
А без разницы что "подвижно", а что "неподвижно" - слыхали про принцип относительности?
Victor Orlov в сообщении #331589 писал(а):
Для сравнения. Если взять постоянный магнит и положить рядом кусок меди, то это будет пример статического магнитного поля и ничего особенного происходить не будет. Но если двигать кусок меди относительно магнита или магнит относительно куска меди, то возникнут вихревые токи. То есть статическое поле, в случае механического движения в этом поле, уже не будет статическим.
По аналогии, и гравитационное поле в системе ЧД-движущаяся звезда вряд ли следует считать статическим.

Да, это тоже будет. Только уже как поправка. А в первом приближении взаимодействие можно описать просто ЗВТ. Я "напомню" Вам отличие гравитации - там нет разноименных "зарядов". Если бы точно также было в электромагнетизме, то поправку, которая действует в приведенном Вами случае - Вы просто не заметили бы, по сравнению с кулоновским полем.

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли черная дыра взаимодействовать с другими массами?
Сообщение15.06.2010, 20:08 
Заслуженный участник


15/05/09
1563
Victor Orlov в сообщении #331589 писал(а):
Но если считать неподвижной ЧД? Звезда в этом случае приближается, и гравитационное поле звезды сначала растет а затем убывает. То есть поле уже не будет статичным.
Да, поэтому придется перейти к рассмотрению решений уравнений гравитационного поля в другой СО. В решении появится зависимость компонент метрического тензора от времени.

Victor Orlov в сообщении #331589 писал(а):
И, следовательно, никогда не проникнет ниже горизонта событий и никогда не подействует на массу ЧД.
Мне кажется, ситуация станет более ясной для Вас, если Вы немного более подробно порассуждаете на тему, что означает "никогда". Поясню на примере, что я имею в виду.

Часто говорят: ЧД, т.е. объекты, гравитационное поле которых описывается в простейшем случае решением Шварцшильда, не существуют. Аргумент: длительность падения под горизонт событий равно бесконечности. Следовательно, никакой объект все ещё (за конечное время существования Вселенной) не упал под горизонт событий.

Объяснение парадокса: перенос понятия "время события" на понятие "существование". А именно: объект существует, если с ним происходили какие-либо события, момент времени (временнАя координата) которых лежит в прошлом. Сразу становится ясным причина парадокса: неявное рассмотрение явлений (событий) лишь в одной системе отсчета, а именно - в "нашей", т.е в СО удаленного наблюдателя.

Да, действительно, в такой СО событие падения под горизонт ЧД "ещё" не произошло. Это сбивает с толку даже людей, которые "чувствуют" вытекающую из СТО возможность неодновременности событий при рассмотрении их в разных СО. Однако между СТО и ОТО есть существенное различие: в СТО рассматривается мир без гравитации, т.е. плоское пространство-время. Следствием этого является то, что при такой идеализации координатная система любой СО покрывает все пространство-время.

Однако наличие гравитации описывается в ОТО таким изменением свойств пространства-времени, что уже не любая СО покрывает все пространство-время. В частности, под горизонтом событий ЧД (и уже на нем) "обычная" СО, в которой как минимум некоторые пространственные координаты (например, радиальная координата сферической системы координат) уже не существует. Иными словами, невозможно "продлить" радиальную координату за горизонт событий. В результате эта область пространства-времени как бы не существует в такой системе отсчета.

Но этот факт не означает нефизичности области ПВ под горизонтом ЧД; он означает лишь непригодность такой СО для описания этой области ПВ. Несколько необычный факт, мы не привыкли иметь дело в повседневной жизни с подобынми ситуациями; но качественно он ничем не отличается от относительности временных и пространственных промежутков, которую описывает СТО; или с квантовыми свойствами микромира. В конце концов, и с черными дырами мы не привыкли иметь дело каждый день. :D

Возвращаясь к горизонту событий и СО. О том, что ЧД - вполне физический (потенциально) объект, говорит тот факт, что часы, падающие в ЧД, отсчитают вполне конечное время до пересечения горизонта событий. Иными словами, мы опять сталкиваемся с тем, что нельзя судить категорией абсолютного времени - то, что для удаленного наблюдаителя длится бесконечно долго, для падающего в ЧД наблюдателя длится вполне конечное время; и нет никаких причин, которые бы принципиально воспрепятствовали пересечению материальным объектом горизонта событий. Разумеется, мы опускаем из рассмотрения судьбу такого наблюдателя, хотя уже неоднократно было замечено, что для ЧД очень большой массы плотность вблизи ГС может быть весьма небольшой, а физические (т.е. соотносимые с собственным временем) ускорения, испытываемые телами на ГС, вовсе не являются бесконечными - лишь измеряемые удаленным наблюдателем ускорения бесконечны.

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли черная дыра взаимодействовать с другими массами?
Сообщение15.06.2010, 21:22 
Заблокирован


16/02/08

440
PapaKarlo в сообщении #331656 писал(а):

Возвращаясь к горизонту событий и СО. О том, что ЧД - вполне физический (потенциально) объект, говорит тот факт, что часы, падающие в ЧД, отсчитают вполне конечное время до пересечения горизонта событий. Иными словами, мы опять сталкиваемся с тем, что нельзя судить категорией абсолютного времени - то, что для удаленного наблюдаителя длится бесконечно долго, для падающего в ЧД наблюдателя длится вполне конечное время; и нет никаких причин, которые бы принципиально воспрепятствовали пересечению материальным объектом горизонта событий. Разумеется, мы опускаем из рассмотрения судьбу такого наблюдателя, хотя уже неоднократно было замечено, что для ЧД очень большой массы плотность вблизи ГС может быть весьма небольшой, а физические (т.е. соотносимые с собственным временем) ускорения, испытываемые телами на ГС, вовсе не являются бесконечными - лишь измеряемые удаленным наблюдателем ускорения бесконечны.

Давайте рассмотрим небольшой мысленный эксперимент. Займемся измерением расстояния от наблюдателя, расположившегося не слишком далеко от ЧД, до горизонта событий ЧД. Измерять расстояния мы будем, посылая импульсы света. И вот посылаем мы свет и год и тысячу лет и миллиард лет, а свет все идет-идет и все не дойдет до горизонта событий. В некотором смысле можно сказать, что несмотря на то, что размер ЧД (если рассматривать издали) не более километра, расстояние до горизонта событий для наблюдателя из ИСО равно миллиардам световых лет.
С такой точки зрения расстояние между звездой и ЧД для гравитационного поля звезды составляет миллиарды световых лет, и поэтому гравитация звезды никогда не достигнет ЧД. Как Вам такое рассуждение?

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли черная дыра взаимодействовать с другими массами?
Сообщение15.06.2010, 21:52 
Заслуженный участник


15/05/09
1563
Victor Orlov в сообщении #331693 писал(а):
Давайте рассмотрим небольшой мысленный эксперимент. Займемся измерением расстояния от наблюдателя, расположившегося не слишком далеко от ЧД, до горизонта событий ЧД. Измерять расстояния мы будем, посылая импульсы света.
Уточните, пожалуйста, как Вы предполагаете измерять расстояние.

Victor Orlov в сообщении #331693 писал(а):
И вот посылаем мы свет и год и тысячу лет и миллиард лет, а свет все идет-идет и все не дойдет до горизонта событий.
Как Вы это определяете?

Сначала этот (по сути, один и тот же, только по-разному сформулированный) вопрос. С намеком на ошибку в Ваших рассуждениях. :wink:

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли черная дыра взаимодействовать с другими массами?
Сообщение16.06.2010, 10:20 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


17/12/08
582
Victor Orlov писал(а):
Займемся измерением расстояния от наблюдателя, расположившегося не слишком далеко от ЧД, до горизонта событий ЧД. Измерять расстояния мы будем, посылая импульсы света. И вот посылаем мы свет и год и тысячу лет и миллиард лет, а свет все идет-идет и все не дойдет до горизонта событий.
А почему Вы решили, что свет всё идёт и идёт, и ни как не дойдёт до ГС. А может он уже давно пришёл к ГС и ушёл под ГС. А отражённый сигнал Вы и не получите. Собственно, а от чего и откуда должен отразиться сигнал. Или Вы думаете, что ГС это некоторая твёрдая поверхность на которую можно при удобном случае приземлиться и от которой должен отражаться импульс света?

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли черная дыра взаимодействовать с другими массами?
Сообщение16.06.2010, 12:36 
Аватара пользователя


14/05/05
224
Баку
Вообще на эту тему можно почитать Фейнмановские лекции. Тогда станет ясно, почему свет все же дойдет то ГС и как ЧД будет реагировать на гравитационное поле звезды (или наоборот).

 Профиль  
                  
 
 Re: Может ли черная дыра взаимодействовать с другими массами?
Сообщение16.06.2010, 13:44 
Заблокирован


16/02/08

440
PapaKarlo в сообщении #331702 писал(а):
Victor Orlov в сообщении #331693 писал(а):
Давайте рассмотрим небольшой мысленный эксперимент. Займемся измерением расстояния от наблюдателя, расположившегося не слишком далеко от ЧД, до горизонта событий ЧД. Измерять расстояния мы будем, посылая импульсы света.
Уточните, пожалуйста, как Вы предполагаете измерять расстояние.

Используем принцип радиолокатора. То есть будем периодически вбрасывать вблизи ЧД немного вещества, которое будет падать к горизонту событий в виде сгустков, и следить за отраженным светом от световых импульсов, которые будем посылать к ЧД.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Эта тема закрыта, вы не можете редактировать и оставлять сообщения в ней.  [ Сообщений: 256 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 18  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
cron
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group