-
Astromirki, muszę Wam coś napisać. Taki wewnętrzny imperatyw. Od kilku tygodni siedzę i zajmuję się wszystkim, tylko nie astronomią i już mnie nosi o niepisania czegokolwiek astronomicznego. Także wybaczcie, ale muszę się na Was wyżyć i napisać cokolwiek. Akurat niedawno ktoś pytał, czy możliwe jest spuścić sondę na kabelku pod horyzont zdarzeń i odbierać od niej pomiary. Niech będzie. Biorę.
I - Sondujemy czarne dziury
W tym wpisie bohaterem będzie nierotująca, masywna i stara czarna dziura. Najprostsze co może być. Przypomnę, że czarna dziura składa się z osobliwości w centrum (niemal nieskończenie mały obiekt o niemal nieskończonej gęstości i jak najbardziej skończonej masie), horyzontu zdarzeń w jakiejś odległości od osobliwości oraz z niczego pomiędzy nimi. Horyzont zdarzeń to taka matematyczna granica okalająca osobliwość. Wszystko, co przekroczy horyzont zdarzeń, opadnie na osobliwość. Innymi słowy, przekraczając horyzont zdarzeń, nie ucieknie się z czarnej dziury. Dotyczy to też światła. Jest takie naiwne wyobrażenie czarnej dziury jako czarnej kulki (czarnej, bo nie świeci i pochłania światło i kulki, bo horyzont zdarzeń takich prostych czarnych dziur jest sferyczny) i to wyobrażenie nam teraz wystarczy. Musimy jeszcze obwiązać sondę kabelkiem, zrobić mocny supeł i spróbujemy zobaczyć, co jest pod horyzontem zdarzeń. Opuszczamy sondę.
II - Problemy i rozwiązania
Pierwszym problemem jest sama natura grawitacji. Jeśli będziemy stać daleko od czarnej dziury, to względem nas, czas wokół opuszczanej sondy będzie spowalniał. To nie jest złudzenie optyczne. Faktycznie, dla obserwatora odległego od czarnej dziury, obiekty opadające na czarną dziurę wydają się spowalniać, a ich czas wydaje się powoli zatrzymywać. Co gorsza, dla takiego odległego obserwatora, czas na horyzoncie zdarzeń stoi w miejscu. Jak będziemy obie tkwić w laboratorium, to względem nas, sonda nigdy nie przekroczy horyzontu zdarzeń. Lipa.
Żeby obejść ten problem, musimy sami opadać z sondą. Najlepiej w jakiejś bezpiecznej odległości od niej. Tutaj będziemy odbierać wskazania sondy, ale napotkamy na drugi problem związany z naturą grawitacji. Kłopotem będą siły pływowe. W ogólności polega to na tym, że opadając głową w dół, nasza głowa będzie przyciągana bardziej, niż nasze nogi. To samo dzieje się na co dzień z każdym z nas na Ziemi: nogi są przyciągane mocniej, niż głowa, bo nogi są te ~1.9 metra bliżej centrum masy Ziemi (nie wiem jak u Was ( ͡° ͜ʖ ͡°)). Oczywiście masa Ziemi jest tak mała, że siły pływowe wywierane na tak małych odległościach są zupełnie zaniedbywalne. Jeśliby jednak znaleźć się w pobliżu jakiejś czarnej dziury pochodzenia gwiazdowego, to siły pływowe śmiało rozciągną nas w niteczkę (to ta "spagettyfikacja"). Wszystko, co opadnie dostatecznie blisko horyzontu rozciągnie się, zmiażdży i popęka: sonda, my, kabelek, wszystko. Znowu lipa.
I ten problem da się obejść. Wystarczy wziąć do badania wystarczająco masywną czarną dziurę. Im czarna dziura będzie bardziej masywna, tym wolniej będzie zmieniała się siła grawitacji w pobliżu horyzontu zdarzeń. Owszem, na horyzoncie wciąż będzie przyciąganie takie, że nawet światło nie ucieknie, ale jakiś kilometr nad horyzontem prędkość ucieczki z okolicy czarnej dziury będzie niewiele mniejsza. Wyrażając to inaczej: na horyzoncie zdarzeń siła grawitacji zawsze jest taka sama, ale dla bardziej masywnych obiektów gradient siły grawitacji jest mniejszy. Jak weźmiemy do badania supermasywną czarną dziurę w centrum Drogi Mlecznej, to będzie OK. Zbadajmy sobie zatem supermasywną czarną dziurę, opadając razem z sondą i jej kabelkiem. W tej chwili sonda przekracza horyzont zdarzeń (my jeszcze nie). Wszelkie sygnały radiowe oraz jej obraz zostają skierowane do środka czarnej dziury. Z horyzontu wystaje jednak kabelek! Czy możemy odczytać z niego sygnały sondy? No cóż, nie.
III - Horyzont zdarzeń: Ostateczna Granica
Sygnały wysyłane po kabelku biegną jako prąd elektryczny. Ten z kolei jest ciągłą zmianą pola elektrycznego i magnetycznego. Pole elektromagnetyczne porusza się z prędkością światła, a to jest zbyt powolne, by uciec spod horyzontu zdarzeń. Po kabelku nie przepłynie do nas żadna informacja.
A co by było, gdybyśmy mieli odważnego (i głupiego) kolegę, który siedząc w sondzie szarpałby kabelkiem? Czy my nie powinniśmy odbierać tych szarpnięć? Może udałoby się przesłać informację alfabetem Morse'a?
Znów, nie. Kabelek składa się z atomów, które połączone są ze sobą wiązaniami chemicznymi i oddziaływaniami elektromagnetycznymi. Ciągnąc kabelek na Ziemi szarpiemy atomy, które szarpią kolejne atomy, a te szarpią kolejne atomy... i tak szarpnięcie rozchodzi się z prędkością światła (dla kabelków idealnie sztywnych), a jak wiemy, jest to prędkość zbyt mała, żeby wydostać się z czarnej dziury. Szarpnięcia do nas nie dojdą. Co gorsza (tak, może być jeszcze gorzej!), materia składa się z atomów, a te składają się z nukleonów i elektronów. Nukleony i elektrony porozumiewają się ze sobą przez ciągłe wymienianie się fotonami w oddziaływaniu elektromagnetycznym. A fotony poruszają się z prędkością... fotonów, czy światła. Wychodzi na to, że po przekroczeniu horyzontu zdarzeń, cała materia rozsypie się i niemożliwe będzie utrzymanie nawet atomów w całości. Możemy pożegnać się z sondą, odważnym kolegą, kabelkiem i danymi pomiarowymi. Czas wrzucić wsteczny i modlić się, że zdążymy uciec z okolicy czarnej dziury, zanim będzie za późno. Wracamy do laboratorium i piszemy artykuł. I epitafium. Koniec.
--------------------------------------
Drogie Astromirki, w ostatnim wpisie pojawiło się pytanie o wyborze tematu na kolejny artykuł. Wolą większości, następnym tematem będą "wyciąganie energii z czarnej dziury i kręcąca się czasoprzestrzeń". Tekst jest już po części gotowy, ale wyszedł mi strasznie długi. Nie wiem, co z nim zrobić. Czy wrzucać po kawałku na mirko? A może zrobić znalezisko, a artykuł umieścić na wykopokazywarce? Albo na mojej stronce? Dotychczas mój najdłuższy artykuł na mirko miał ~12'000 znaków, a ten będzie miał co najmniej 20'000. Doradźcie.
--------------------------------------
Przy okazji: jestem już po deadlinie na napisanie jednego eseju, zupełnie nie z mojej dziedziny. Mam nadzieję go skończyć do 12 września. Wtedy znów będę mógł mirkować na bieżąco. Do tego czasu będę tylko z doskoku (moje bordo! (╯︵╰,)).
--------------------------------------
Gorąco zapraszam do obserwowania mojego tagu: #astronomiaodkuchni
--------------------------------------
Wołamy: #astronomia #kosmos #ciekawostki #liganauki #ligamozgow #nauka
źródło: ct.weirdnutdaily.com
-
@Al_Ganonim: Podziwiam Ciebie, za to, że ogarniasz takie tematy i jesteś w stanie to przetłumaczyć na wykopkowy poziom (stary dobry wykopkowy poziom). Tak trzymaj.
-
może zrobić znalezisko, a artykuł umieścić na wykopokazywarce?
@Al_Ganonim: ja jestem za tym.
BTW mam podstawowe pytanie, ale na szybko nie mogłem znaleźć na nie satysfakcjonującej odpowiedzi: czemu czas zwalnia kiedy zwiększa się grawitacja?+: s.........r -
@Al_Ganonim: Rany, jak mi brakuje ruch wpisów... Wrzucaj wszędzie i wołaj ( ͡°( ͡° ͜ʖ( ͡° ͜ʖ ͡°)ʖ ͡°) ͡°)
+: piotras-85 -
@t3m4: Najprostsza odpowiedź jest taka: "żeby zachować stałość prędkości światła". Taka jest, najwyraźniej, natura naszego Wszechświata i obecnie wiemy tylko tyle. Być może w jakiejś przyszłości poznamy procesy, które wymuszają stałość prędkości światła oraz grę grawitacji z upływem czasem.
Przy czym zauważ, że czas zwalniać będzie tylko dla obserwatora znajdującego się daleko od tego źródła grawitacji.
@onlyangel: @luuzik: @RottenKitten: Dzięki! Będą wpisy, jak będzie czas. Przydałoby mi się posiedzieć teraz przy jakiejś supermasywnej czarnej dziurze o ujemnej masie. -
@Al_Ganonim: Jak mamy czarną dziurę to teoretycznie powinna ona wysyłać Promieniowanie Hawkinga, ponieważ informacja nie może być zniszczona. Może dałoby radę na to wpłynąć i dane pomiarowe jakoś w tym umieścić (z tego co mówi wiki to czarna dziura wtedy powinna wysyłać fotony lub neutrina)?
-
@Al_Ganonim: Powinieneś wydać swoje wpisy i komentarze spod tagu #astronomiaodkuchni w formie jakiejś książki pod tytułem "Astronomia dla laików". Kupiłbym.
-
@Al_Ganonim: ale mie one fascynujo. Dzięki za ten post, lubię czytać o czarnych dziurach i paradoksach czasowych.
-
@DarkAlchemy: Te neutrina i fotony powstają w przestrzeni okołohoryzontalnej, a nie w samej czarnej dziurze (chociaż, teoretycznie, mówi się o tunelowaniu spod horyzontu, ale to śliski temat). Informacja w rozważaniu entropii czarnej dziury nie ma wiele wspólnego z "informacją" w potocznym języku. To termin ściśle związany z termodynamiką rozciągniętą do fizyki kwantowej. O promieniowaniu Hawkinga staram się napisać w tym artykule o czarnych dziurach, który miał być gotowy ~2 tygodnie temu.
@flager: Najpierw praca doktorska ( ͡° ͜ʖ ͡°). O tomiku artykułów się pomyśli.
@tony_soprano: Będzie więcej w przyszłości! -
Akurat niedawno ktoś pytał, czy możliwe jest spuścić sondę na kabelku pod horyzont zdarzeń i odbierać od niej pomiary.
@mike78: To chyba o Tobie mowa, w każdym razie spieraliśmy się o to tu. Moje stanowisko sprowadzało się mnie więcej do tego zaprezentowanego w tym wpisie:
Wychodzi na to, że po przekroczeniu horyzontu zdarzeń, cała materia rozsypie się i niemożliwe będzie utrzymanie nawet atomów w całości.
Także masz odpowiedź od eksperta.+: sambarumba, mike78 -
@Al_Ganonim: Dzięki za info, że to jako tako informacją nie jest, bo nawet w głowie tworzyłem teorie, jak to kosmici (jeżeli uznać, że czarne dziury by były tunelami czasoprzestrzennymi) mogliby w czasie jednego lotu z prędkością poniżej "c" mieć stały "teleport" z prędkością ponadświetlną w przyszłości.
Wystarczyłoby raz wysłać sondę w okolice czarnej dziury, która zbiera materie i z niej tworzy określone struktury, a następne czarną dziurą, z prędkością FTL, wysyłać informacje do sondy, że ma stworzyć np. takiego, a takiego kosmitę w tym miejscu (✌ ﾟ ∀ ﾟ)☞
Ale to straszne sci-fi i raczej nic wspólnego z rzeczywistością by nie mogło mieć :D
pokaż spoilerWłaśnie wyszedłem na jakiegoś dziwaka od dziwnych teorii, kurde ( ͡° ʖ̯ ͡°)
-
Najpierw praca doktorska
@Al_Ganonim: Jakiś ciekawy temat?
O tomiku artykułów się pomyśli.
Fajnie byłoby mieć coś takiego w zgrabnej formie, jeżeli nie w formie papierowej, to przynajmniej w elektronicznej.
Pamiętam kiedyś bodajże w "Świecie Nauki" w prawie każdym numerze były ciekawe artykuły z zakresu astronomii i fizyki. Niestety później właściwie odpuścili tą dziedzinę. A szkoda. -
@DarkAlchemy: To co piszesz można by uratować przez teorię tuneli czasoprzestrzennych (obiekty, tudzież mosty Einsteina-Rosena), ale te są ekstremalnie niestabilne. Żadna porcja energii (a więc i materii) nie może przez nie przejść, bo spowoduje natychmiastowy kolaps tunelu. A nawet jakby, wbrew matematyce, jakaś cząstka przeszła przez taki tunel, to wylądowałaby w innym Wszechświecie, lub w naszym Wszechświecie, ale w swojej przeszłości. Takie to pokręcone.
@flager:
Jakiś ciekawy temat?
taki sobie ( ͡° ʖ̯ ͡°)
pokaż spoileropracowałem metodę na badanie migracji plam gwiazdowych po powierzchni układów kontaktowych. Tylko że to wszystko trzeba teraz spisać...
-
Plusik za fajny tekst. A teraz trochę polemiki :) Zaznaczam, że nie jestem ekspertem.
Otóż w rozważaniach, można by uwzględnić, że sonda, oraz my ze sznureczkiem zbliżamy się do czarnej dziury po coraz niższej orbicie, tak jak zwykłe sondy badają planety. Przecież nie możemy spadać pionowo w dół bo nic nie zdążymy zbadać no i mniejsze szanse na ucieczkę. Podejrzewam, że pominąłeś ten fakt, żeby nie komplikować tekstu.
Trudno jest mi ogarnąć sytuację, gdy my poruszamy się z prędkością x a sonda 100 metrów niżej z tą samą prędkością ale tam czas płynie znacznie wolniej niż u nas. Podejrzewam, że widzielibyśmy jak sonda rozciąga się zbliżając się do "dziury" tworząc "ślimaka" a my byśmy coraz bardziej owijali sznurkiem tę sondę.
Fajnie jest ćwiczyć wyobraźnie ale.... nie zupełnie tak to by wyglądało. Zbliżamy się do czarnej dziury. Nasza prędkość rośnie. Grawitacja rozciąga sondę. Jej górna części (bliższa nas) jeszcze wytrzymuje, ale kilka centymetrów bliżej czarnej dziury już nie. Tam atomy są tak rozciągane, że w końcu rozsypują się na jakieś mniejsze składowe, z czego połowa (wielkość z sufitu ( ͡° ͜ʖ ͡°)) to różne promieniowania. Te promieniowania tworzą dysk akrecyjny, dlatego czarna dziura ma świecącą otoczkę. Sonda rozpada się a do horyzontu zdarzeń jeszcze trochę brakuje. Smutek.
Chodzi mi o to, że horyzont zdarzeń to umowna granica z której ani światło ani inne cząstki już nie uciekną tej piekielnej otchłani. Jednak granica, gdzie jeszcze może przetrwać materia, z której jesteśmy zbudowani jest znacznie dalej od środka dziury. Czym bliżej tym bardziej podstawowe elementy naszego świata. Osobliwość w tej chwili najlepiej opisuje nie do końca jeszcze poważana i dopracowana (nie znaczy to że zupełnie odrzucona) teoria strun. Struny to coś bardzo, ale to na prawdę bardzo małego, mniejszego niż cząstki jak foton czy elektron.
Dlatego czarne dziury fascynują nie tylko astronomów ale też fizyków kwantowych. Tam zachodzą zjawiska, których zbadanie pozwala zrozumieć świat kwantowy - czy podstawowe klocki budujące nasz świat. I odwrotnie, fizyka kwantowa pozwala lepiej zrozumieć czarne dziury.
No i nie podoba mi się uproszczenie, że między osobliwością a horyzontem zdarzeń nic nie ma. Ale na potrzeby tekstu...niech ci będzie :)
Aha. Jeszcze można skomplikować rozważania zakładając, że zbliżając się do horyzontu zdarzeń musimy zbliżyć się do prędkości światła (aby nie spaść do dziury). A jak wiemy zbliżając się do prędkości światła nasza masa relatywistyczna zbliża się do nieskończoności. Czacha dymi. Dobranoc :) -
@Al_Ganonim: super, że podejmujesz takie ciekaw tematy. często przyznajemy się do zainteresowania astronomią, a tak naprawdę 90-95% treści astronomicznej nużyłaby nas laików swoimi detalami, niezrozumieniem (przynajmniej tak sądzę). dlatego poruszają nas rzeczy, które są w stanie zapalić iskrę w naszej wyobraźni. spowalnianie czasu, czarne dziury, początek wszechświata. teraz tylko odpowiednio to przedstawić, tak by nasza głowa była w stanie przyswoić przeczytaną treść i uznać ją jako zrozumiałą.
naprzeciw tym wymaganiom wychodzisz Ty. ktoś wyżej napisał o jakimś zbiorze artykułów. panie, jakbyś pan to wydał to biorę w ciemno. piszesz tak przyswajalnym językiem i o tak ciekawych tematach, że proporcje dobierasz idealnie. nie traktujesz nas jak debili, ale starasz się łopatologicznie wytłumaczyć. wyrzucam to z siebie, bo jestem pod wrażeniem jak starannie opisałeś kazus sondy z kabelkiem. nigdy się nad tym nie zastanawiałem, ale gdy rzuciłeś to we wstępie, pomysł tak mi się spodobał, że nie mogłem się doczekać rozwinięcia. kończę bo mi zaraz ktoś napisze, że pierdolca jakiegoś dostałem i tworzę treść dziękczynną dłuższą niż te artykuły, ale mam nadzieję, że jeszcze długo nie znudzi Ci się pisanie o tym na wykopie.
aha, za plus uważam krótkie notki, one pozornie wydają się być długie. teraz zapowiadasz dłuższy tekst, ale nie sądzę by to był problem bo jesteśmy przyzwyczajeni do tekstów średnio-długich. w sumie, na te astroodcinki czekam jak na jakiś serial.
jak mnie w tv zapytają kiedyś na ulicy jakich popularyzatorów nauki lubię najbardziej to powiem że carla sagana, neila tysona, briana coxa, feynmana i ala anonima. elo. -
@Al_Ganonim: W sumie nigdy się nad tym nie zastanawiałem, ale czytając Twój wpis coś mi zgrzytnęło nagle. Jak coś nieskończenie małego może mieć skończoną masę? Jak w ogóle coś może być nieskończenie małe? Przecież osobliwość, skoro istnieje i posiada masę, to musi mieć również jakiś rozmiar. Chyba, że osobliwość to forma energii, a nie materii?
Świetny artykuł :) -
@Al_Ganonim: czy korzystając ze splątania kwantowego da się "wyciągnąć" informację z czarnej dziury?
-
Najprostsza odpowiedź jest taka: "żeby zachować stałość prędkości światła"
@Al_Ganonim: Przez całe życie tego nie rozumiałem, a ty wyjaśniłeś jednym banalnym zdaniem. Dzięki. -
@Al_Ganonim: nie pomyliłeś się przypadkiem z prędkością rozchodzenia szarpniecia w kibelku? Nie powinno być prędkości dźwięku w kabelku, zamiast światła?
-
Te promieniowania tworzą dysk akrecyjny
@wcinaster: Dysk akrecyjny jest tworzony przez normalną materię, nie przez fotony.
dlatego czarna dziura ma świecącą otoczkę
Dysk akrecyjny raczej świeci z powodu tarcia materii tworzącej dysk akrecyjny, nie z rozpadu na cząstki elementarne. -
@Al_Ganonim: Ołł Al! Nice. Przedłużyłem znacznie dwójeczkę w wc. Znów w pracy i znów przez Twój mega tekst! Moar!
-
dla takiego odległego obserwatora, czas na horyzoncie zdarzeń stoi w miejscu
@Al_Ganonim: czy to oznacza, że możemy "zobaczyć" wszystko co wpadło do czarnej dziury?+: Tuff -
Od kilku tygodni siedzę i zajmuję się wszystkim, tylko nie astronomią i już mnie nosi o niepisania czegokolwiek astronomicznego.
@Al_Ganonim: Patrz jaki paradoks, a ja zamiast zrobić wszystko co powinienem, zajmuję się astronomią. ;)
aczkolwiek nie zgadzam się z poglądem że po przekroczeniu horyzontu zdarzeń materia się rozpada -
@Al_Ganonim: ale kabelka szkoda ( ͡° ʖ̯ ͡°)
A ten długi tekst, to wrzucaj cały. ( ͡° ͜ʖ ͡°) I nie udawaj, że jesteś zajęty, bo pewnie w Kerbala grasz. ( ͡° ͜ʖ ͡°)+: e-satan -
@bykomstop: pozwolisz ze w "zastepstwie" i wedlug mojego horyzontu myslowego :) - mozna zobaczyc wszystko ale im dawnej wpadlo tym bardziej bedzie wyblakle. Ostatnio na wykopie bylo pare artykulow o czarnych dziurach.
pokaż spoilergratuluje spostrzegawczosci i analitycznego myslenia
-
Jaka pozytywna reakcja! :D Wspaniale :) Bardzo się cieszę :) Nie pozostaje mi nic innego, jak zmierzyć się z wyzwaniami postawionymi w komentarzach ;)
@wcinaster:
Przecież nie możemy spadać pionowo w dół bo nic nie zdążymy zbadać no i mniejsze szanse na ucieczkę. Podejrzewam, że pominąłeś ten fakt, żeby nie komplikować tekstu.
Dokładnie tak. Podobnie jak czarna dziura nie rotowała, czasoprzestrzeń nie płynęła, nad horyzontem zdarzeń nie było sfery fotonowej, sonda nie rozbiła się o firewall... można wyliczać uproszczenia :)
Podejrzewam, że widzielibyśmy jak sonda rozciąga się zbliżając się do "dziury" tworząc "ślimaka" a my byśmy coraz bardziej owijali sznurkiem tę sondę.
Tak, to bardzo ciekawy problem. Ale to by zadziałało dokładnie odwrotnie! Ponieważ w dolnej części sondy czas, względem nas, będzie płynął wolniej, niż w górnej części sondy, możemy wnioskować, że górna część sondy będzie chciała wyprzedzić jej dolną część... Ta wizja mnie interesuje jeszcze bardziej od nawijania sondy w ślimaka wokół horyzontu zdarzeń.
Sonda rozpada się a do horyzontu zdarzeń jeszcze trochę brakuje. Smutek.
Właśnie nie. Jeśli weźmiesz odpowiednio masywną czarną dziurę, to siły pływowe będą zaniedbywalne. Wystarczy masa 10'000 Słońc i już czarna dziura nie rozerwie nawet człowieka, który znajduje się tuż nad horyzontem zdarzeń.
Osobliwość w tej chwili najlepiej opisuje nie do końca jeszcze poważana i dopracowana (nie znaczy to że zupełnie odrzucona) teoria strun.
Zgadza się, chociaż już sama OTW podpowiada kierunek opisu osobliwości. W bardziej zaawansowanych i działających modelach, osobliwość ma "kształt" pierścienia. O tym będę chciał napisać niebawem.
No i nie podoba mi się uproszczenie, że między osobliwością a horyzontem zdarzeń nic nie ma. Ale na potrzeby tekstu...niech ci będzie
Na potrzeby tekstu muszę zrobić całą rzeszę uproszczeń. W tym przypadku nie było ważne, co znajduje się pod horyzontem zdarzeń (o ile znajduje się cokolwiek). Taka jest cena pisania bez użycia wzorów :[
@martymcfly9: Szalony :D Miło mi :)
@Fido2801:
Jak coś nieskończenie małego może mieć skończoną masę? Jak w ogóle coś może być nieskończenie małe? Przecież osobliwość, skoro istnieje i posiada masę, to musi mieć również jakiś rozmiar. Chyba, że osobliwość to forma energii, a nie materii?
To jest osobliwość. Ona z definicji ma być osobliwa (duh :P). Nie mamy opisu fizycznego materio-energii znajdującej się w takim stanie. Oliwy do ognia dodaje fakt, że w takim stanie materio-energia musi być wymieszana z czasoprzestrzenią. Proszę, nie każ mi sobie tego wyobrażać ;).
@Ja-qb:
czy korzystając ze splątania kwantowego da się "wyciągnąć" informację z czarnej dziury?
Rewelacyjne pytanie. Poświęciłem kilka tygodni na próby zgłębienia tego problemu. W tej chwili największe mózgi od czarnych dziur i fizyki kwantowej próbują znaleźć odpowiedź na to pytanie. A pomysły są różne: od nieprzekraczalnego firewalla otaczającego horyzont zdarzeń, przez tunele czasoprzestrzenne łączące osobliwość czarnej dziury ze splątanymi cząstkami, aż po teorię, że Wszechświat jest tam naprawdę tylko holograficzną projekcją tego, co się znajduje na ezoterycznej trójsferze - granicy Wszechświata.
@6a6b6c:
nie pomyliłeś się przypadkiem z prędkością rozchodzenia szarpniecia w kibelku? Nie powinno być prędkości dźwięku w kabelku, zamiast światła?
W ogólności masz rację. Zwróć uwagę, że pisałem o kabelku idealnie sztywnym. W takim przypadku prędkość dźwięku będzie równa prędkości światła.
@bykomstop:
czy to oznacza, że możemy "zobaczyć" wszystko co wpadło do czarnej dziury?
Teoretycznie tak... i nie. żeby coś zobaczyć, musi do obserwatora dotrzeć foton wysłany przez obserwowany obiekt. Na horyzoncie zdarzeń, gdzie dla odległego obserwatora "czas stoi", fotony skierowane prostopadle od czarnej dziury są zawieszane i sobie wiszą na horyzoncie zdarzeń. żaden foton nie dojdzie do obserwatora, więc nie będziemy w stanie dostrzec "wpadniętych" obiektów. Możemy próbować zaobserwować coś, co jest tuz ponad horyzontem zdarzeń, ale długość fali światła wysłanego przez takie obiekty będzie wybitnie rozciągnięta. Nie będziemy w stanie ich zdetektować, bo będą bardzo, bardzo mało energetyczne.
@ProGruntowy:
aczkolwiek nie zgadzam się z poglądem że po przekroczeniu horyzontu zdarzeń materia się rozpada
Nie roszczę sobie prawa do absolutnej racji. Ja jedynie przedstawiłem interpretację równań ogólnej teorii względności. Jestem otwarty na dyskusję o spekulacjach. Z chęcią poznam Twoje argumenty i się czegoś nauczę. -
@Al_Ganonim: kolejne pytanie dot. splątania kwantowego. Czy splątanie kwantowe jest (może być) kolejną poszlaką za superstrunami?
Oraz - czy rozważa się istnienie trzeciego poziomu fizyki w naszym wszechświecie? Poza fizyką newtonowską i kwantową. -
@Ja-qb:
1) Splątanie kwantowe zostało wykazane na długo przed narodzinami teorii strun. To struny muszą się wpasować w splątanie, nie odwrotnie.
2) Fizyka newtonowska to tylko nierelatywistyczna aproksymacja ogólnej i szczególnej teorii względności. Kwanty faktycznie stanowią inną "płaszczyznę" fizyki. Czy istnieje coś więcej? Nie możemy zaprzeczyć. Jest sporo spekulatywnych teorii, które celują w obszar pomiędzy tymi dwiema, ale żadna, póki co, nie jest satysfakcjonująca. Mnie się wydaje, że taki kolejny krok tylko czeka na wykonanie. Mamy dziwne splątanie kwantowe, mamy jeszcze dziwniejszą ciemną materię i ciemną energię, mamy czarne dziury... to wszystko czeka na jakiś spójny opis fizyczny. Może kiedyś...+: Ja-qb -
@Al_Ganonim:
Ad. 1.
Tak, tylko staram się po prostu jakoś połączyć te dwie kwestie. Jak się mają do siebie. Splątanie kwantowe potwierdza, neguje, czy jest obojętne superstrunom?
Ad. 2.
Czeka nas jednak unifikacja, czy może jednak fizycy dojdą do wniosku, że wszystko zależy od kontekstu? :) -
@Ja-qb:
1) Podobno jakaś wersja teorii strun ma być testowana przez metody wykorzystujące splątanie, ale nie znam żadnych szczegółów. Dla mnie, teoria strun jest, póki co, jedną wielką spekulacją. No ale ja nie siedzę w mechanice kwantowej, więc się nie wypowiadam.
2) Nie mam pojęcia. Nie potrafię wypowiedzieć się na temat czegoś, czego nie wiem. To tak, jakbym próbował opisać kolory będąc ślepym :).+: swat -
W ogólności masz rację. Zwróć uwagę, że pisałem o kabelku idealnie sztywnym. W takim przypadku prędkość dźwięku będzie równa prędkości światła.
@Al_Ganonim: Faktcznie, ale to juz w ogole! Co Ty najlepszego zrobiles?!?! Teraz idealnie sztywny kabel robi tutaj niezle zamieszanie. Idelnie sztywny, to taki, co zadna sila nie jest w stanie wplynac na odleglosci miedzy atomami. Ten kabel robi dziure w horyzoncie...
W ogole to niezly eksperyment sobie wyobrazic co sie dzieje z takim, idealnie sztywnym, kablem w takich warunkach. Jak sie z tej strony to rozpatruje, to dopiero jest fun! :D -
Nukleony i elektrony porozumiewają się ze sobą przez ciągłe wymienianie się fotonami w oddziaływaniu elektromagnetycznym. A fotony poruszają się z prędkością... fotonów, czy światła. Wychodzi na to, że po przekroczeniu horyzontu zdarzeń, cała materia rozsypie się i niemożliwe będzie utrzymanie nawet atomów w całości
@Al_Ganonim: Cześć, wszystko wskazuje na to, że to ja jestem tym ktosiem, który poruszył ten wątek z komunikacją poza horyzont zdarzeń. Dobrze jest podrążyć pewne tematy, nawet jeśli wiadomo jakie jest stanowisko nauki na dany temat. A to dlatego, że poddając w wątpliwość i pytając można lepiej dane zjawisko zrozumieć.
Ale przejdźmy do moich wątpliwości. Nie jestem fizykiem, choć miałem taki przedmiot na studiach i interesuję się tematem. Astronomią także co nieco.
Chodzi o zacytowany powyżej fragment. Co to znaczy, że elektrony "porozumiewają się ze sobą" za pomocą fotonów?
Wiadomo, że dwa elektrony będą się od siebie odpychać. Tłumaczy się to istnieniem wokół nich pola elektrycznego, czy elektrostatycznego, co jest skutkiem posiadania ładunku elektrycznego. W jaki sposób te elektrony niby wymieniają informacje za pomocą fotonów?
Wiadomo, że światło można przedstawić jako falę elektromagnetyczną, która jest zaburzeniem pola elektrycznego i pola magnetycznego (oba zaburzenia są prostopadłe do siebie wzajemnie i oba jednocześnie prostopadłe do kierunku ruchu fali). Jest to więc typowa fala poprzeczna. Foton to niepodzielna cząstka energii niesionej przez falę o danej długości. Jeśli jednak samo pole elektryczne czy magnetyczne używa fotonów do oddziaływania, to jak jednocześnie foton może być zaburzeniem pola elektrycznego czy magnetycznego.
Nie wiem czy jasno się wyrażam, zapewne niekoniecznie, mój dylemat jest taki: skoro do oddziaływań elektromagnetycznych potrzebne są fotony, a fotony same w sobie są zaburzeniami pól elektrycznych i magnetycznych, to coś tu się nie trzyma kupy (na poziomie mojej nędznej wiedzy), stąd prośba o rozwinięcie tego wątku.
I kolejna wątpliwość. Skoro dwa elektrony, aby się efektywnie od siebie odpychać muszą wymienić fotony - jak to może być w praktyce zrealizowane? czy elektrony rozsiewają we wszystkich kierunkach fotony i czekają na reakcję potencjalnych sąsiadów, aby doświadczyć działania siły odpychania? (oczywiście to samo dotyczy protonów czy par proton-elektron itd). A skąd energia na taką rozrzutność fotonową? To nie może tak działać. Więc co pozostaje? że foton jest wysyłany od konkretnego elektronu do konkretnego elektronu? Jakim cudem?
W ogóle, z tego co mi wiadomo, to fotony powstają w wyniku przejścia cząsteczki typu elektron na niższy poziom energetyczny. Ewentualnie w wyniku anihilacji par cząstka-antycząstka. Definicja wspomina także o generowaniu fotonów przez naładowane elektrycznie cząstki podczas zmiany pędu. OK. Ale jak to się ma do "komunikowania się" o obecności pola elektrostatycznego? Serio, nie ogarniam tego, poratuj, bo mam mózg rozjebany.
Na koniec dzięki za interesujący wpis, rachunek za leczenie psychiatryczne wyślę później ;-)
Pozdrawiam. -
@Al_Ganonim: Dzięki za polemikę. Dobrze wiedzieć, że jednak za bardzo nie błądzę w swoich rozumowaniach:)
Ale jeszcze dużo przede mną. -
To jest osobliwość. Ona z definicji ma być osobliwa (duh :P). Nie mamy opisu fizycznego materio-energii znajdującej się w takim stanie. Oliwy do ognia dodaje fakt, że w takim stanie materio-energia musi być wymieszana z czasoprzestrzenią.
@Al_Ganonim: mózg mnie swędzi :)
Mógłbyś proszę, napisać coś więcej na temat splątania kwantowego, kiedyś przy następnych wpisach? -
@Al_Ganonim Myślę, że temat dylatacji czasu zainteresował by astromirków, a to też temat ciekawy i intrygujący dla noobów z fizyki ( ͡° ͜ʖ ͡°)
-
@Al_Ganonim: Hej, jakbyś mógł odpowiedzieć na mojego posta, byłoby mi bardzo miło, bo temat mnie bardzo interesuje, a nie mam z kim pogadać o tych sprawach.
-
@mike78: Musisz mi wybaczyć. Mam nieco innych rzeczy na głowie i mirko musiało poczekać.
Co to znaczy, że elektrony "porozumiewają się ze sobą" za pomocą fotonów?
Elektrony to leptony, czyli cząsteczki podstawowe, których składu wewnętrznego nie znamy (nie wiemy nawet czy da się te rozłożyć na części jeszcze bardziej podstawowe, bo nie wiemy, czy takie części w ogóle istnieją). Jedną z właściwości leptonu jest jego ładunek elektryczny. Posiadanie ładunku elektrycznego implikuje oddziaływanie na inne cząstki, które posiadają ładunek elektryczny. To, jak oddziaływanie elektryczne może potencjalnie wpłynąć na dane ciało z ładunkiem elektrycznym, można opisać matematycznie jako ciągłe pole elektryczne. W rzeczywistości, dwie cząstki obdarzone ładunkiem elektrycznym "wiedzą" o swoim istnieniu, jeśli obydwie znajdą się wzajemnie w swoich polach elektrycznych, czyli w chwili, kiedy wymienią się cząsteczką przenoszącą oddziaływanie elektryczne. Ta cząsteczką pośredniczącą jest foton.
Czy elektron nieustannie "wysyła" wszędzie dookoła fotony? I tak i nie. Oddziaływanie rozprzestrzenia się za pomocą cząstek wirtualnych, które są trudnym do zrozumienia tworem. Z jednej strony są tylko matematycznym "trikiem", a z drugiej strony wytwarzają mierzalne efekty: efekt Casimira oraz przesunięcie Lamba (tak, to zostało zmierzone w laboratorium i potwierdzone jako realne, ale na początku było przewidziane teoretycznie).
W jaki sposób dwa elektrony się odpychają? Tego jeszcze nie wiemy. Wiemy jak to opisać, wiemy co przenosi informację, wiemy jak to używać, ale nie wiemy jak to działa u podstaw. Ale mamy ludzi, którzy nad tym pracują. Być może niebawem poznamy odpowiedź na to pytanie.
Zauważ, że taki sam problem jest z grawitacją (jeśli na siłę wprowadzić grawitony) oraz oddziaływaniami jądrowymi: silnym i słabym. Grawitacja jest o tyle łatwa, że potrafimy ją opisać za pomocą krzywizny czasoprzestrzeni i nie potrzebujemy (w "normalnych" skalach) cząstki pośredniczącej w grawitowaniu. Nie da się zrobić takiego samego triku dla elektromagnetyzmu lub sił jądrowych (chociaż niektórzy próbują i nazywają to teorią superstrun). Inna sprawa, że nie wiemy, dlaczego ładunek masowy zakrzywia czasoprzestrzeń, przez co rozprzestrzenia się oddziaływanie grawitacyjne.
I na koniec:
z tego co mi wiadomo, to fotony powstają w wyniku przejścia cząsteczki typu elektron na niższy poziom energetyczny. Ewentualnie w wyniku anihilacji par cząstka-antycząstka.
To tylko dwie drogi na emisję elektronu. Oprócz tego jest źródło synchrotronowe, jest źródło termiczne, jest źródło bremmstrahlungowe... Sporo tego. -
@Al_Ganonim:
Hej, ostatnio wracałem z pracy i głupia rzecz zaczęła chodzić mi po głowie. Dlaczego fotony, które nie mają masy, więc nie mogą oddziaływać grawitacyjnie, nie mogą uciec poza horyzont zdarzeń?
Kiedyś zastanawiałem się, dlaczego zachodzi zjawisko soczewkowania grawitacyjnego, dzięki któremu widzimy pośrednio czarne dziury. Sam wydedukowałem (｡◕‿‿◕｡) ( może gdzieś kiedyś coś czytałem :P), że w zjawisku soczewkowania nie chodzi i to, że grawitacja zmienia kurs biegu fotonu lecz grawitacja powoduje zaburzenie w czasoprzestrzeni, przez którą przelatuje ten foton.
Czy taka sama sytuacja jest w czarnej dziurze? To by oznaczało, to w zasadzie chyba wiemy, że czarna dziura to nic innego jak dziura w czasoprzestrzeni. Foton tam wpada nie dla tego, że tam jest grawitacja tylko dla tego, że tam kończy się tor jego lotu w przestrzeni. Wpada i .... no właśnie. Czy teoria strun odpowie w końcu nam, co tam się dokładnie dzieje? Czy foton (może jako struna) jest zamieniany w coś innego? Może w tej dziurze wszystko zamienia się w czas? W końcu płynie on tam wolno więc jest go pełno. No trochę fantazjuję zapewne ale pierwsze pytanie jak najbardziej aktualne. -
@wcinaster: Hej :-]
Fotony nie mają masy spoczynkowej, ale posiadają pęd. Pewnie słyszałeś już nieraz, że fotony mają pewną energię. Albo że fotony, które widzimy jako fale radiowe posiadają mniejsze energie, niż fotony, które widzimy jako fale rengenowskie. Energia fotonu na mocy równoważności E=mc^2 (a tak naprawdę, E=pierwiastek(m^2c^4+p^2c^2)) jest źródłem oddziaływania grawitacyjnego fotonu z otoczeniem.
Gdyby na fotony nie wpływała siła grawitacji, to wtedy fotony nie widziałyby zakrzywienia czasoprzestrzeni (bo zakrzywienie czasoprzestrzeni jest grawitacją). Czarna dziura to taki dziwny obiekt, w którego centrum zakrzywienie czasoprzestrzeni jest niemal nieskończone. Za to granica czarnej dziury, czyli horyzont zdarzeń, to takie miejsce w czasoprzestrzeni, w którym czasoprzestrzeń posiada pewną charakterystyczną krzywiznę. Oto cała bajka.
Jeśli czarna dziura, według Twojego obrazu, jest dziura w czasoprzestrzeni, to gdzie ma się podziać materia i energia, które przez tę dziurę "wypadną"? Materia i energia są wpisane w czasoprzestrzeń i poruszają się wyłącznie wewnątrz niej (przynajmniej tak to wygląda w Ogólnej Teorii Względności).
Ale pomysł ciekawy ;)+: Rzuku, sunnycoast -
@Al_Ganonim: Dzięki za odpowiedź.
Kompletnie zapomniałem o fakcie, że pęd to inna postać masy. Aż mi głupio :P+: Rzuku, sunnycoast
Gorące dyskusje ostatnie 12h
-
-
Siemka, mamy coś nowego, do tego nawet całkiem ładnego, więc przychodzimy z #rozdajo ( ͡° ͜ʖ ͡°)
Wylosujemy dwie osoby, które dostaną od nas (oczywiście #zadarmo) dowolnie wybrane 3 pary skarpet z darmową dostawą do wskazanego paczkomatu!
Dodatkowo odwiedzając soxinthebox.pl na kod pokaż całość![]()
-
Kiedy robisz poranną prasówkę, i coś Ci podejrzanie znajomo wygląda...
![]()
