黑洞真奇怪!

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黑洞真奇怪!

文章 Wah!! » 週六 24 1月, 2015 20:44

最近看過 Interstellar, 又回想起以前看過的一本科普書, 再想起一個問題:
若有一個人跳入黑洞, 到底要多少時間才掉入去呢?

由於黑洞的重力關係, 黑洞外的觀察者看來, 掉入黑洞的人時間會越來越慢, 一直慢到幾乎停止... 需要花無限長的時間才可以進入黑洞.
那麼就意味著那個跳入黑洞的人對於觀察者來說是永生?

另一個聯想到的問題是, 兩個黑洞相遇時, 是否又要需要無限長時間才能合併呢? 若不是無限長時間, 又是什么原因?
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Re: 需要無限長的時間才掉入黑洞?

文章 WFPC2 » 週六 24 1月, 2015 21:16

Wah!! 寫:最近看過 Interstellar, 又回想起以前看過的一本科普書, 再想起一個問題:
若有一個人跳入黑洞, 到底要多少時間才掉入去呢?

由於黑洞的重力關係, 黑洞外的觀察者看來, 掉入黑洞的人時間會越來越慢, 一直慢到幾乎停止... 需要花無限長的時間才可以進入黑洞.
那麼就意味著那個跳入黑洞的人對於觀察者來說是永生?

另一個聯想到的問題是, 兩個黑洞相遇時, 是否又要需要無限長時間才能合併呢? 若不是無限長時間, 又是什么原因?
跳入黑洞的人應該感受不到自己的時間變慢,他可能會被黑洞的潮汐力撕碎
死亡,從黑洞以外的觀察者會看見跳入黑洞的人的時間會愈來愈慢,
直到時間停頓下來,而愈接近黑洞中心,時間也確實比黑洞外面會來愈來愈慢甚至停下來,跳入黑洞的人與黑洞之外人所測量的時間是不同的,他不㑹覺得自己擁有永生。

我想兩個黑洞合併,在黑洞以外的觀察者不㑹看見兩個黑洞需要無限時間合併,因為兩個黑洞的重力場的分佈會因接近而發生巨大的改變,重力場的改變會影響觀察者所見到的事情,直到他見到一個巨大黑洞形成為止。

由於人的質量小於黑洞很多,所以對黑洞沒有造成多大影響。

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鄧登凳
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Re: 需要無限長的時間才掉入黑洞?

文章 鄧登凳 » 週日 25 1月, 2015 01:37

Wah!! 寫:最近看過 Interstellar, 又回想起以前看過的一本科普書, 再想起一個問題:
若有一個人跳入黑洞, 到底要多少時間才掉入去呢?

由於黑洞的重力關係, 黑洞外的觀察者看來, 掉入黑洞的人時間會越來越慢, 一直慢到幾乎停止... 需要花無限長的時間才可以進入黑洞.
那麼就意味著那個跳入黑洞的人對於觀察者來說是永生?

另一個聯想到的問題是, 兩個黑洞相遇時, 是否又要需要無限長時間才能合併呢? 若不是無限長時間, 又是什么原因?
由於黑洞的特性, 旁觀者可能無法知道要多久。

另一方面, 近期的討論, 似乎將掉入黑洞的物質及這些物質所包含的資訊分開處理。

物質會加速很快地掉入黑洞, 但在外的觀察者而這, 物質相關的資訊將會以一種全息圖模式(holographic form)永遠存在於視界(event horizon)。

請看:http://www.cornell.edu/video/leonard-su ... -principle

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文章 Wah!! » 週日 25 1月, 2015 03:51

假如我們把一個接近光速的飛船繞黑洞視界外側飛半圈再飛回來, 到底是會 "飛船的本體(物質)很快飛回來, 但影像卻留在視界外慢慢移動" 還是 "飛船在視界外慢慢移動, 很久之後才飛回來" ?
這個假設又和直接掉入黑洞的看到情況有多大差異?

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文章 WFPC2 » 週日 25 1月, 2015 18:55

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文章 WFPC2 » 週日 25 1月, 2015 19:03

Del
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文章 Wah!! » 週日 25 1月, 2015 19:37

相對論既然以光速不變為前提,那麼為什麼說觀察者看到的飛機時間變慢是“光學幻像”?

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文章 WFPC2 » 週日 25 1月, 2015 19:58

Wah!! 寫:相對論既然以光速不變為前提,那麼為什麼說觀察者看到的飛機時間變慢是“光學幻像”?
我無說過飛船的時間變慢是光學幻象造成,誰說過?

飛船的時間的確變慢了,同時伴有光學幻象。

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文章 Wah!! » 週日 25 1月, 2015 20:45

那你說的是什麼光學幻象?可否詳細點說明?

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文章 WFPC2 » 週日 25 1月, 2015 21:23

Wah!! 寫:那你說的是什麼光學幻象?可否詳細點說明?


由於飛船發出的光線因強引力場而損失能量,光的波長會變長,
出引力紅移現象,造成緩慢播放現象,令飛船的動作慢下來,強引力場會令飛船發出的光線扭曲並繞住視界迴轉,造成多個飛船影像,即是引力透鏡
效應。

我更正一下,若飛船愈靠近黑洞的視界,引力紅移現象就會愈
嚴重,甚至令飛船的影像消失。

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文章 Wah!! » 週日 25 1月, 2015 22:38

觀測者見到飛船的時間變慢, 是與光線有無繞黑洞多圈產生的重影無直接關係的.
只要不是到達視界, 引力紅移之後的影像/信號也有方法探測, 而這也不是我的問題的重點.
我的問題仍未得到滿意的答案.

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文章 WFPC2 » 週一 26 1月, 2015 00:07

Wah!! 寫:觀測者見到飛船的時間變慢, 是與光線有無繞黑洞多圈產生的重影無直接關係的.
只要不是到達視界, 引力紅移之後的影像/信號也有方法探測, 而這也不是我的問題的重點.
我的問題仍未得到滿意的答案.
我想要問在黑洞視界外側的重力場強有多大?
這位置的時間延遲效應是多大?

不同質量的黑洞,飛船略過視界外側再折回,造成的情況
會否有不同?

很多科譜類書都未有詳細地解釋過。

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文章 鄧登凳 » 週一 26 1月, 2015 00:22

Wah!! 寫:假如我們把一個接近光速的飛船繞黑洞視界外側飛半圈再飛回來, 到底是會 "飛船的本體(物質)很快飛回來, 但影像卻留在視界外慢慢移動" 還是 "飛船在視界外慢慢移動, 很久之後才飛回來" ?
這個假設又和直接掉入黑洞的看到情況有多大差異?
在飛船進入視界時, 外間的觀察者會見到飛船停留於視界, 視界表面會長期保存「飛船進入時的影像」; 但飛船一天未進入視界, 飛船的影像源頭是飛船本身, 不是視界表面, 所以視界表面不會什麼移動的飛船影。

時間減慢的主要結果是紅移, 可見光變紅外線, 再變微波, 再變短波中波長波, 最後波長比飛船還要大, 那時便無法觀察飛船。

由於光速不變, 如果不理時空扭曲, 那我們觀察到飛船的位置及位置的改變, 都不會有變化。但時空扭曲令光線不再行「簡單直線」, 那會使觀察位置十分困難。

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文章 Wah!! » 週一 26 1月, 2015 09:03

我當然是指觀測者觀測船本身, 而不是觀測視界.
即使引力紅移極大, 甚至使光的波長超出觀測者世界的船的尺度, 理論上我們也總有方法制作一些超巨型天線來探測其存在的.
要在各種角度觀測扭曲時空飛船的確實位置很困難, 但是只要假設飛船是垂直飛入黑洞, 而觀測者剛好在飛船相對黑洞的天頂位置, 那麼要觀測它是否仍在視界之外應該要容易許多.

而我的想法是對於低重力觀測者來說, 船要進入視界就已經花上無限上時間, 那麼黑洞究竟是否有能力在有限時間內吸收質量?
又或者觀測者是會看到物質積聚在視界附近造成的時空扭曲直接把視界範圍擴大?

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鄧登凳
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文章 鄧登凳 » 週一 26 1月, 2015 12:33

Wah!! 寫:我當然是指觀測者觀測船本身, 而不是觀測視界.
即使引力紅移極大, 甚至使光的波長超出觀測者世界的船的尺度, 理論上我們也總有方法制作一些超巨型天線來探測其存在的.
要在各種角度觀測扭曲時空飛船的確實位置很困難, 但是只要假設飛船是垂直飛入黑洞, 而觀測者剛好在飛船相對黑洞的天頂位置, 那麼要觀測它是否仍在視界之外應該要容易許多.

而我的想法是對於低重力觀測者來說, 船要進入視界就已經花上無限上時間, 那麼黑洞究竟是否有能力在有限時間內吸收質量?
又或者觀測者是會看到物質積聚在視界附近造成的時空扭曲直接把視界範圍擴大?
波長大於船的尺度, 不論你用什麼天線, 都是沒法「看」得到的, 正如可見光(>400nm)沒有可能看得到空氣分子(<1nm)一樣。(看過濾性病毒要用電子顯微鏡是同一道理)

當還看得到的時間, 由於光源還是飛船, 只要觀察的角度不受時空扭曲的影響, 所見飛船的位置和速度還是一樣的。現在天文學家觀察繞著黑洞以驚人速度打圈旳恆星, 不會指實質軌道速度比觀察到的快的。

目前的理論, 視界是一個沒有厚度的面, 所以在不存在進入視界的漸變。

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