Черные дыры не существуют?

[Boojum]

Давно мучает такой вопрос.

Гравитационный коллапс звезды, как известно, занимает конечное время с точки зрения наблюдателя, сидящего на поверхности звезды, но бесконечное время с точки зрения удаленного наблюдателя.

Но тогда получается, что с точки зрения удаленного наблюдателя ни одной черной дыры в природе нет - ведь бесконечное время с момента Большого взрыва еще не прошло. :) Нет ни одной черной дыры, и ни один атом никогда не пересекал поверхности Шварцшильда, нет никакого излучения Хокинга.

Однако ученые часто говорят о черных дырах как о реальных объектах - в центрах галактик, например. Получается, что черные дыры все-таки могут появляться? Тогда каким образом?

[Dire wolf]

Цитата:

, но бесконечное время с точки зрения удаленного наблюдателя.

С чего бы это???
Да и вообще - безконечность - это "сильный" термин, и неуместный.

[Boojum]

Dire wolf в сообщении #398093 писал(а):

Цитата:

, но бесконечное время с точки зрения удаленного наблюдателя.

С чего бы это???
Да и вообще - безконечность - это "сильный" термин, и неуместный.

Хорошо, скажем по-другому - сжимающаяся звезда ни за какой конечный промежуток времени не достигнет своего гравитационного радиуса (с точки зрения удаленного наблюдателя).

Во всяком случае, именно так получается в общей теории относительности, насколько я понимаю. Расчет гравитационного коллапса хорошо известен, и его можно найти в любой книге по ОТО.

[pittite]

Boojum, поищите аналогичные темы на этом форуме (в т.ч. и в подразделах) - вопрос обсуждался уже много раз. Вниз есть некоторые ссылки (раздел страницы "Темы с похожим названием").

[Boojum]

pittite в сообщении #398111 писал(а):

Boojum, поищите аналогичные темы на этом форуме (в т.ч. и в подразделах) - вопрос обсуждался уже много раз. Вниз есть некоторые ссылки (раздел страницы "Темы с похожим названием").

Спасибо. Я посмотрел похожие темы, но конкретно мой вопрос - как черные дыры вообще могут образоваться за конечное время - нигде не ставился. Я не нашел, во всяком случае. :) И в литературе ответ мне не встречался. А между тем, вопрос мне кажется интересным и важным для понимания ОТО в целом.

[Алия87]

Boojum в сообщении #398071 писал(а):

Однако ученые часто говорят о черных дырах как о реальных объектах - в центрах галактик, например. Получается, что черные дыры все-таки могут появляться? Тогда каким образом?

Те чёрные дыры про которые говорят учёные, как о реальных объектах, ведут себя похоже на модельные чёрные дыры полученные в результате теоретических расчётов. Например, наличие жёсткого рентгеновского излучения.
Но всё же, наверное, надо различать, что есть модельное построение и что есть (существует) реальный, действительный объект, схожий по своему поведению с теоретической моделью. Чем модель лучше (точнее), тем более схоже поведение реального объекта с моделируемым (рассчитанным на основе теорий).

[Boojum]

Алия87 в сообщении #398152 писал(а):

Те чёрные дыры про которые говорят учёные, как о реальных объектах, ведут себя похоже на модельные чёрные дыры полученные в результате теоретических расчётов. Например, наличие жёсткого рентгеновского излучения.

Логично. В самом деле, черная дыра или просто очень плотный объект, который приближается к гравитационному радиусу, должны быть во многом очень похожи. Но ведь черные дыры - это очень интересные объекты, у них есть свои, уникальные свойства! Например, излучение Хокинга, и особая, ни на что не похожая термодинамика. Так что очень хочется знать, могут ли существовать такие объекты в действительности.

[Алия87]

Очень похожие объекты, я думаю, должны существовать. Наука едина и если Вы читаете этот текст на экране монитора, значит физические законы выполняются и у меня , и у Вас, и скорее всего и там в космосе, в любом его месте.
Но всё же, теоретической основой для ЧД является ОТО. Она достаточно точно проверена в экспериментах для слабых гравитационных полей. Для сильных гравитационных полей экспериментов нет, поэтому ЧД это, на мой взгляд, по большей части пока теоретические модели. То есть, в реальности схожие объекты должны быть, но насколько велико отличие этих реальных объектов от теоретических построений Чёрных Дыр на основе ОТО точно неизвестно.

[Boojum]

Мой вопрос относится, конечно, к возможности существования ЧД именно с точки зрения ОТО. То, что ОТО может быть неверна - вопрос отдельный. Она, впрочем, как минимум применима не во всех условиях, поскольку эта теория - классическая и не учитывает квантовые эффекты.

Кстати, очевидно, что в ОТО ЧД существовать все-таки могут - в случае, если они существовали в пространстве изначально. Ведь решение Шварцшильда описывает как раз такую "настоящую" статичную ЧД, со всеми ее экзотическими свойствами. Вопрос в том, могут ли появляться новые ЧД в результате коллапса. Может быть, я в ОТО что-то неправильно понимаю, хочу разобраться. :)

[Алия87]

Кажется я Вас поняла.
Вас интересует, могут ли в процессе эволюции образовываться чёрные дыры?
Вроде бы сначала (первым был) Чандрасекар, он занимался эволюцией, а потом Оппенгеймер, ещё до второй мировой войны это было. И Оппенгеймер показал, что в процессе эволюции звёзд некоторой массы должны неизбежно образовываться чёрные дыры. Правда тогда их так ещё не называли. Они (Чандрасекар, Оппенгеймер) были первыми, но а потом другие следующие учёные занимались эволюцией звёзд.
В общем, чёрные дыры должны образовываться и эволюционным путём.

[Boojum]

Смотрите: с одной стороны, астрофизики говорят - звезды с массой, превышающей критическую, в конце эволюции коллапсируют в ЧД.

С другой стороны, если мы посмотрим на процесс коллапса детально - то у нас получается, что он никогда не завершится, и ЧД мы никогда не увидим.

Вас не удивляет это противоречие? :)

[Алия87]

Самая простая ЧД Шварцшильда, поэтому про неё.
Опишите, какая будет нами наблюдаться внешняя разница между коллапсаром который застыл около сферы Шварцшильда, не дойдя до неё нескольких сотых долей мм (или даже меньше), и той модельной ЧД которая гипотетически ушла под сферу Шварцшильда.
Какую разницу между ними мы могли бы заметить? Что у них внешне будет различным?

[Munin]

Boojum в сообщении #398071 писал(а):

Гравитационный коллапс звезды, как известно, занимает конечное время с точки зрения наблюдателя, сидящего на поверхности звезды, но бесконечное время с точки зрения удаленного наблюдателя. Но тогда получается, что с точки зрения удаленного наблюдателя ни одной черной дыры в природе нет - ведь бесконечное время с момента Большого взрыва еще не прошло. :)

Тут всё очень просто. Если посмотреть на коллапс с точки зрения удалённого наблюдателя, то заканчивается он процессом, никак практически не отличимым от чёрной дыры. Поэтому когда переходят к обсуждению чёрных дыр как реальных объектов - отличиями пренебрегают.

Boojum в сообщении #398109 писал(а):

Хорошо, скажем по-другому - сжимающаяся звезда ни за какой конечный промежуток времени не достигнет своего гравитационного радиуса (с точки зрения удаленного наблюдателя).

Зато её радиус на последних стадиях коллапса с точки зрения удалённого наблюдателя будет иметь вид $r_g+A\exp(-t/\tau)$ с очень небольшим $\tau$ (порядка $r_g/c,$ кажется). Прикиньте, как реальному наблюдателю найти отличия этого состояния от "достигнет гравитационного радиуса"? (При том, что ещё и поверхность перестаёт светить и отражать свет, по такому же экспоненциальному закону.)

Алия87 в сообщении #398169 писал(а):

Но всё же, теоретической основой для ЧД является ОТО. Она достаточно точно проверена в экспериментах для слабых гравитационных полей. Для сильных гравитационных полей экспериментов нет, поэтому ЧД это, на мой взгляд, по большей части пока теоретические модели.

Вы ошибаетесь, такое состояние было где-то до 70-х или 80-х. Сегодня есть несколько тестов ОТО в том числе и для сильных полей, астрофизических (те самые ЧД) и космологических.

Boojum в сообщении #398187 писал(а):

Кстати, очевидно, что в ОТО ЧД существовать все-таки могут - в случае, если они существовали в пространстве изначально. Ведь решение Шварцшильда описывает как раз такую "настоящую" статичную ЧД, со всеми ее экзотическими свойствами. Вопрос в том, могут ли появляться новые ЧД в результате коллапса. Может быть, я в ОТО что-то неправильно понимаю, хочу разобраться. :)

У вас, скорее всего, возникло впечатление, что оговорка "с точки зрения удалённого наблюдателя" подразумевает почти то же самое, что "на самом деле". Но в ОТО она подразумевает почти то же самое, что "как кажется с одной из многих сторон". Поэтому новые ЧД в результате коллапса появиться могут. А вот впечатление удалённого наблюдателя (да и то чисто теоретическое, см. выше), как раз, неадекватно реальному процессу. Просто удалённый наблюдатель будет всегда видеть предысторию ЧД, и только её.

-- 11.01.2011 21:25:45 --

Boojum в сообщении #398274 писал(а):

С другой стороны, если мы посмотрим на процесс коллапса детально - то у нас получается, что он никогда не завершится, и ЧД мы никогда не увидим.

Вы должны посмотреть на него ещё более детально, с точностью до асимптотического поведения наблюдаемых величин.

[Утундрий]

Boojum в сообщении #398071 писал(а):

Гравитационный коллапс звезды, как известно, занимает конечное время с точки зрения наблюдателя, сидящего на поверхности звезды, но бесконечное время с точки зрения удаленного наблюдателя.

Разгадка этого набившего оскомину "передокса" в осознании простого факта отсутствия такого понятия как "время с точки зрения удаленного наблюдателя". Природа, знаете ли, пока еще локальна. Рассуждайте в терминах причинных связей и не впадете в противоречие. Конкретно в данном вопросе: момент ухода под горизонт некоторой частицы на поверхности коллапсирующего шара становится абсолютно прошлым по отношению к любому внешнему наблюдателю, движущемуся с конечным собственным ускорением, за конечное собственное время рассматриваемого наблюдателя. И с этой точки зрения коллапс приходится считать определенно состоявшимся.

[Munin]

Утундрий в сообщении #398347 писал(а):

Разгадка этого набившего оскомину "передокса" в осознании простого факта отсутствия такого понятия как "время с точки зрения удаленного наблюдателя".

Есть координаты и наблюдаемые, знаете ли. Так что это вы махнули.

Утундрий в сообщении #398347 писал(а):

Конкретно в данном вопросе: момент ухода под горизонт некоторой частицы на поверхности коллапсирующего шара становится абсолютно прошлым по отношению к любому внешнему наблюдателю, движущемуся с конечным собственным ускорением, за конечное собственное время рассматриваемого наблюдателя.

Так-таки к любому внешнему наблюдателю? Вообще оно становится абсолютно прошлым в тот момент, когда рассматриваемый наблюдатель сам проходит под горизонт, так что к наблюдателям, не идущим туда, это не относится. В чём и проблема (точнее, не проблема, а свойство ЧД, которое преподносится как проблема и загадка, чем дальше в популярщину, тем загадошнее).