黑洞真奇怪!

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文章 Wah!! » 週四 31 3月, 2016 17:16

我討論是視界發生的現象, 不是只看其定義.

我當然知道不理外界的時間, 單靠理論的時空相對性, 是可以暢通無阻的.
問題是我在討論一些涉及外界時間不能超越無限長的實際情況.

若不理現實, 我們是否又可以, 為飛船注入"超越無限的能量", 使其超光速飛行, 以達到時光倒流的效果? 反正"超越無限長時間"已經是沒問題的了.

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文章 Wah!! » 週四 31 3月, 2016 17:22

另外, 宇宙現在的年齡是137億年, 不是經歷了無限長, 那麼基於:
"If we program a space probe to fall freely until reaching some randomly selected point outside the horizon and then accelerate back out along a symmetrical outward path, there is no finite limit on how far into the future the probe might return."

我們宇宙內基本上就是未有任何物質穿越視界(不論是何時開始掉進去), 它們仍然在 "some point outside the horizon", 只要有足夠速度, 仍然可以飛出來.

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文章 鄧登凳 » 週四 31 3月, 2016 17:34

你沒有看完整篇文章嗎? 作者表明那是用不合宜參考系統出現的矛盾結果。

什麼是現實? 觀察到的事情就是現實, 黑洞存在是有足夠的觀察, 黑洞增加質量也是觀察所支持的。

當然你可以「認為」自己想像的才是現實, 即使物理學、數學和觀察都和你的想像不乎。
最後由 鄧登凳 於 週四 31 3月, 2016 17:40 編輯,總共編輯了 1 次。

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文章 Wah!! » 週四 31 3月, 2016 17:38

文章並無提出 "If we program a space probe to fall freely until reaching some randomly selected point outside the horizon and then accelerate back out along a symmetrical outward path, there is no finite limit on how far into the future the probe might return." 是不可行, 而且是可行的.

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文章 鄧登凳 » 週四 31 3月, 2016 17:46

作者說這涉及一項條件"if by "time" we mean the extrapolated surfaces of simultaneity for an external observer."

即用了對應時間表面來代表時間, 這就可以囉...

但作者跟者說明用「對應時間表面」來分析視界是不合適的。

請不要斷章取義吧!

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文章 Wah!! » 週五 01 4月, 2016 17:20

睇唔明 open universe & closed universe 如何影響視界是否存在.
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文章 WFPC2 » 週一 04 4月, 2016 03:13

Wah!! 寫:http://mathpages.com/rr/s7-03/7-03.htm

"If we program a space probe to fall freely until reaching some randomly selected point outside the horizon and then accelerate back out along a symmetrical outward path, there is no finite limit on how far into the future the probe might return. This sometimes strikes people as paradoxical, because it implies that the in-falling probe must, in some sense, pass through all of external time before crossing the horizon, and in fact it does, if by "time" we mean the extrapolated surfaces of simultaneity for an external observer. "
書中指若飛以一條對稱的路徑靠近黑洞的視界reaching some randomly
selected point outside the horizon,然後再折回並離開視界,外界會
認為飛船要花無限長的時間折回。

我想他在數學上視飛船為一個沒有體積的幾何點,而現實上飛船是
一個有長、闊和高的三維物件,飛機的每個原子與視界的距離也有不同
另,再者在數學上物件在無限趨近視界時,時間才會完全停頓,只要
物件不是無限趨近視界,比如與視界保持數厘米距離然後再瞬時折
返,物件仍可在一段有限長的時間内返回來。

我想這是數學對物理現象的描述存在局限性。

所以為甚麼之前我說視界外的人永遠看不見飛船進入視界
的問題,可以用量子力學來補充廣義相對論的不足,否
定時間與空間是連續變化的,令時空具有量子的特性,
不確定性原理允許視界以外的人可以看見飛船在一段有限
的時間内進入視界,這將會涉及到量子重力理論。
最後由 WFPC2 於 週一 04 4月, 2016 10:21 編輯,總共編輯了 3 次。

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文章 WFPC2 » 週一 04 4月, 2016 05:58

Wah!! 寫:進入視界的事情是基於相對飛行員的角度, 但我提出的問題重點是, 當一切外界時間已經超越後, 宇宙已完結, 黑洞已不可能存在, 他根本就沒有機會進入視界以內.
進入視界這部份我覺得大部份主流都是為了數學的結果, 把黑洞與現實世界的時間進行關係切斷, 但又同時貌似很同意(對於現實/低引力世界)物質是可以在有限時間內進入黑洞. 當中是有自相矛盾的地方.
所以我想若量子重力理論證明對於視界以外的立場,飛船也是在一段有限的時間內進入黑洞,那就可以化這些矛盾了,若飛船能進入視界,而黑洞亦是實際上地存在。

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文章 鄧登凳 » 週一 04 4月, 2016 18:47

Wah!! 寫:睇唔明 open universe & closed universe 如何影響視界是否存在.
不會影響視界的存在和特性。視界的正式定義是逃逸速度等如光速, 無論宇宙是開放的, 或是封閉的, 都會在一個接近黑洞的位置, 逃逸速度達到光速。這些位置連成的平面, 就是視界。視界的定義, 沒有要求視界的位置是不可以隨著時間而改變的。

開放宇宙(open universe)即宇宙會永遠膨脹下去, 因此時間是永無窮盡的, 所以就會有無限數目的外在時間切面(indefinite many external time slices)。

作者把視界視為一個時間"垂直"於空間的固定位置, 在這個位置, 時間延伸至永遠, 而速度變為沒有意義(x/0 = meaningless)。

封閉宇宙(closed universe), 宇宙膨脹會終止, 並收縮回到大爆炸前的單一奇點, 到那時, 宇宙的時間會終結, 所以時間切面是有限的。也不可能有一平面時間延伸至永遠, 因為沒有永遠這回事。

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Wah!! 寫:文章並無提出 "If we program a space probe to fall freely until reaching some randomly selected point outside the horizon and then accelerate back out along a symmetrical outward path, there is no finite limit on how far into the future the probe might return." 是不可行, 而且是可行的.
只要飛船有這能量又在接近視界時不解體, 這當然可行, 也完全不需要什麼「到達視界便會停下來」的奇想。

飛船以「自由落體」模式衝向視界, 由於重力與加速相抵消, 飛船及其中的太空人沒有「經驗」任何時間膨脹。但要回航, 那便要先減速(在物理學上也是加速, 只是方向相反), 一開始這個減速, 飛船已經不是自由落體, 那黑洞強大的重力就會對飛船做成強烈的時間膨脹效應, 而飛船要向外加速一段時間(先減慢下跌, 停下, 向外增速), 這個加速也會有時間膨脹的效果。兩個時間膨脹是相加的, 因此在這個過程中, 時問膨脹的比率是十分巨大的。

接近視界回航的飛船, 經歷了異常巨大的時間膨脹階段, 而這個階段按在遠方時鐘有多久也是不確定的(在乎飛船有多大力量, 開始減速時向著黑洞的速度有多高等), 那自然回到遠方觀察者位置, 會是將來沒法確定的時間, 而且應是十分久遠的將來。有多久遠, 也沒有任何限制。

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文章 Wah!! » 週二 05 4月, 2016 09:39

在Interstella 水星球上, 水星球本身不是強重力的(人可在上面自由行走), 而水星球繞黑洞"free fall", 是否又能夠認為其自由落體運動能抵消重力時間延滯, 所以無論在水星球多久都不怕外面的人變老了?
但劇情卻提到, 在水星球上的1小時, 就等於在低引力的7年.

簡化一點, 在軌道上根本就沒有星球, 太空人就在軌道上繞黑洞 "free fall", 感受有如無重力, 他照出來的光是否因此而不存在引力紅移?

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文章 鄧登凳 » 週二 05 4月, 2016 11:21

如果某行星(或飛船)隱定地圍繞一顆重力強大的星體(或黑洞)運行, 那軌道上的速道一定是非常快, 以極高速運行的東西, 就會有狹義相對論的時間膨脹, 正如在圓形軌道中高速運行的鋰離子或渺子(Muon)會經歷時間膨脹, 但與重力/引力無關。在這高速運行的行星(或飛船)上老化速度比在地球上慢, 正常的自然現象。

雖然這個電影情節似乎在變老速度上沒有什麼嚴重謬誤, 但靠科幻電影情節去理解科學總不是正途 :D

理論上紅移是作為「光源」的「時鐘」比觀察者的「時鐘」慢引起的, 什麼引起時鐘慢了是紅移分辨不出的。因為如上文所說, 高速軌道運行會引起時間膨脹, 所以當然有紅移。留意軌道上的物體在離黑洞史瓦西半徑(Schwarzschild radius)一倍半的距離, 速度要達到光速, 才可以保持隱定(即自由落體)軌道, 所以接近黑洞繞著軌道的運行的物質速度非常高, 高速的物質本身已有明顯的時間膨脹和紅移。所以觀察到有紅移, 不能確定有重力引起的紅移。

渺子和鋰離子的實驗就證實了, 圓形運動的時間膨脹, 只考慮狹義相對論的就夠了, 時間膨脹的預計與結果吻合, 完全不用考慮「向心力」的廣義相對論效應。按等效原則, 黑洞軌道上的光源, 只有狹義相對論的紅移, 沒有重力引起的紅移。

簡化一點: 光源經歷時間膨脹, 就會出現紅移, 時間是單一向度(即沒有時間以外的任何資料), 時間膨脹是這個單一向度內的事情, 狹義相對論下的時間膨脹和廣義相對論下的時間膨脹, 兩者在現象上毫無分別, 紅移是時間膨脹的效應, 就更加不分是什麼做成時間膨脹, 總之是有時間膨脹就有對應的紅移。同理, 如果速度變慢是時間膨脹的效應, 沒有可能一種原因引起的時間膨脹會引致速度減慢, 另一種原因引起的時間膨脹就不做成速度減慢; 時間膨脹對速度的影響必須是不論成因而等效的。加速器中的粒子有時間膨脹, 沒有速度減慢, 已充分地證明了時間減慢就會速度減慢的效應是不存在的。

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