Решён
Почему время идет медленнее у горизонта событий?

Виктор Физика
11.2k
6

Читаю про черные дыры и никак не могу врубиться в одну штуку.

Везде пишут что время замедляется вблизи горизонта событий. Для внешнего наблюдателя объект как бы застывает и никогда не пересекает горизонт. Но при этом черные дыры растут, поглощают материю, сливаются друг с другом.

Если ничто не может пересечь горизонт с точки зрения внешнего наблюдателя - как тогда черная дыра вообще формируется? Как она растет? Это же парадокс какой то получается.

Может я что то неправильно понимаю в ОТО?

Решение
75
Эксперт • 5 ответов

Разверну мысль предыдущего оратора более формально.

В общей теории относительности время не является абсолютной величиной. Существует понятие собственного времени (proper time) - это время, измеренное часами, движущимися вместе с наблюдателем. И координатное время - время в выбранной системе координат.

Метрика Шварцшильда для невращающейся черной дыры содержит множитель (1 - rs/r), где rs - радиус Шварцшильда. При r приближающемся к rs этот множитель стремится к нулю, что и дает "замедление" координатного времени.

Но собственное время падающего наблюдателя конечно. Интеграл по мировой линии от бесконечности до сингулярности дает конечное значение. Для черной дыры с массой Солнца это порядка 10 микросекунд. Для сверхмассивной дыры в центре галактики - часы.

Парадокс возникает только если мыслить в рамках ньютоновской физики с абсолютным временем. В ОТО его нет.

Что касается роста черной дыры: масса добавляется к решению уравнений Эйнштейна, горизонт расширяется. С точки зрения квантовой гравитации (которой пока нет в завершенном виде) там все еще сложнее, но классическая ОТО работает отлично.

Аватар Виктор

Вот это объяснение! Спасибо, теперь понял где у меня была каша в голове.

29
Участник • 4 ответа

Ты путаешь системы отсчета. Это классическая ошибка.

Для падающего наблюдателя время течет нормально. Он пересекает горизонт за конечное собственное время и ничего особенного в этот момент не чувствует (если дыра достаточно массивная, приливные силы на горизонте будут слабыми).

Для удаленного наблюдателя - да, процесс падения растягивается до бесконечности. Но это не значит что падение "не происходит". Это значит что сигналы от падающего объекта приходят все реже и все более красносмещенными.

Черная дыра формируется и растет в своей собственной системе отсчета. То что мы видим "застывшую" материю на горизонте - это оптическая иллюзия, связанная с конечностью скорости света и искривлением пространства-времени.

Аватар Виктор

То есть черная дыра как бы существует в будущем относительно внешнего наблюдателя?

Аватар Кирилл Гражданский

Можно и так сказать. Точнее - события за горизонтом находятся вне причинно-связанной области для внешнего наблюдателя. Он никогда не получит информацию о том что там происходит.

15
Участник • 5 ответов

А мне вот интересно другое. Если для внешнего наблюдателя материя "застывает" на горизонте, то технически вся масса черной дыры должна быть размазана тонким слоем по горизонту событий. Никакой сингулярности в центре быть не может, потому что ничто туда не успело упасть с нашей точки зрения.

Это же должно как то влиять на гравитационное поле? Или нет?

28
Эксперт • 1 ответ

Знаете что меня всегда бесило в этих объяснениях? Физики говорят "для падающего наблюдателя все нормально". Окей. Но этот наблюдатель НИКОГДА не сможет передать информацию наружу после пересечения горизонта.

То есть с точки зрения остальной вселенной он буквально перестает существовать. Его собственное время продолжается, но для всех остальных он застыл навечно.

Это не "просто другая система отсчета". Это фундаментальный разрыв причинности. Две части вселенной которые больше никогда не смогут обменяться информацией.

И да, черная дыра "растет" только потому что мы договорились считать горизонт событий границей. Но физически там все еще висит материя которая "падает" уже миллиарды лет и будет "падать" до конца времен.

12
Участник • 10 ответов

Посмотри лекции Сасскинда на ютубе, он очень доступно объясняет. Серия Theoretical Minimum, там есть раздел про черные дыры.

3
Участник • 3 ответа

емае, я думал только у меня от этого мозг закипает)) читаю эту тему уже час и только больше запутался

Написать ответ

Премодерация гостей

Вы отвечаете как гость. Ваш ответ будет скрыт до проверки модератором. Чтобы ответ появился сразу и вы получали репутацию — войдите в аккаунт.

Будьте вежливы и соблюдайте правила платформы.