Seuraa 
Viestejä45973

Tällainen juttu tuli mieleen;

Miksi yleisesti ajatellaan että mustan aukon keskellä on pistemäinen singulariteetti? Onko tämä jotenkin todistettu alkeishiukkasten ominaisuuksien perusteella? Tuntuu kummalta että materia voisi käyttäytyä näin.

Voisiko olla vaikka näin;
Materia hajoaa pienimpiin osasiinsa ja osasten "välissä" oleva tila pienenee äärimmäisen painovoiman vaikutuksesta olemattomiin. Tällöin lämpötila nousee niin kauan kun hiukkasilla on tilaa liikkua, mutta kun tila loppuu niin lämpötila laskee 0 kelviniin. Musta aukkohan on lähes kylmä, pientä "kvanttiepämääräisyyttä" lämpötilassa esiintyy (hawkingin säteily).
Onko mahdollista että tällöin ei muodostu singulariteettia vaan äärimmäisen tiheä kappale jonka tapahtumahorisontti on itseasiassa kappaleen pinta?

Tämä ajatus on pyörinyt mielessä jo pidempään. Atomihan on suurimmaksi osaksi "tyhjää", joten millainen on materia joka on täysin vailla tätä "tyhjää" tilaa?
Jos/kun aiheesta on tutkimuksia niin laittakaa ihmeessä linkkiä. En varmasti ole ensimmäinen jolle tämä on tullut mieleen.

Sivut

Kommentit (42)

Ohman
Seuraa 
Viestejä1637
saracen
Tällainen juttu tuli mieleen;

Miksi yleisesti ajatellaan että mustan aukon keskellä on pistemäinen singulariteetti? Onko tämä jotenkin todistettu alkeishiukkasten ominaisuuksien perusteella? Tuntuu kummalta että materia voisi käyttäytyä näin.




Se,että näin ajatellaan, perustuu Roger Penrosen,Hawkingin, Gerochin ja Ellisin todistamiin matemaattisiin lauseisiin, joiden mukaan singulariteetti on välttämätön seuraus yleisestä suhteellisuusteoriasta, kun massa on riittävän suuri.

Palstan hörhöt voivat vapaasti iskeä kiinni tähän. En selittele enempää. Lukekaa
esim. teos Hawking & Ellis: The large scale structure of space-time.

Huomaa nyt että vastasin kysymykseesi "Miksi yleisesti ajatellaan..." .En rupea kiistelemään taas kerran hörhöjen kanssa, onko singulariteettejä vai ei vai mitenkä se on j.n.e.

Ohman

Ohman

Se,että näin ajatellaan, perustuu Roger Penrosen,Hawkingin, Gerochin ja Ellisin todistamiin matemaattisiin lauseisiin, joiden mukaan singulariteetti on välttämätön seuraus yleisestä suhteellisuusteoriasta, kun massa on riittävän suuri.

Massan suuruus ei tietenkään oler iittävä ehto sen massan pitää olla myös tarpeeksi tiheässä.

Sisältö jatkuu mainoksen alla
Sisältö jatkuu mainoksen alla
Ohman
Seuraa 
Viestejä1637
Keckman
Ohman

Se,että näin ajatellaan, perustuu Roger Penrosen,Hawkingin, Gerochin ja Ellisin todistamiin matemaattisiin lauseisiin, joiden mukaan singulariteetti on välttämätön seuraus yleisestä suhteellisuusteoriasta, kun massa on riittävän suuri.

Massan suuruus ei tietenkään oler iittävä ehto sen massan pitää olla myös tarpeeksi tiheässä.
author="" kirjoitti:



No eiköhän tämäkin selviä sille joka vaivautuu perehtymään esim. mainitsemaani teokseen.

Ohman

saracen

Onko mahdollista että tällöin ei muodostu singulariteettia vaan äärimmäisen tiheä kappale jonka tapahtumahorisontti on itseasiassa kappaleen pinta?

Ihan mielenkiintoista pohdintaa, mutta tapahtumahorisontti ei ole mustan aukon pinta vaan se etäisyys keskipisteestä, missä pakonopeus on suurempi kuin valonnopeus. Mitä suurempi massa sitä etäänpänä sen tapahtumahorisontti on. Kun taas painovoima tapahtumahorisontissa pieneee. Voidaan hyvin kuvitella miljardien tähtien kokoinen musta-aukko, jonka tapahtumahorisontti on puolen valovuoden päässä keskipisteestä ja missä painovoima on siedettävät 10 m/s^2.

Tapahtumahorisontti eli Schwarzschildin säde lasketaan kaavasta r=2GM/c^2.

Eli kun massa M n-kertaistuu niin sädekin r=2GnM/c^2 n kertaistuu, mutta painovoima Schwarzschildin säteen kohdalla 1/n kertaistuu eli vähenee.

F=GMnm/(r *n)^2=1/n*GMm/r^2.

Tiheydestä sanoisin, että gravitaatio kasvaa suuremmaksi kun materiaa koossa pitävät voimat eli kvarkkeja erilläänkin pitävät voimat keskellä singulariteettiä, joten materiaa ei pidä kasassa oikein kai mikään ja kaavoissa sen tiheydeksi tulee ääretön, eli tilavuudeksi nolla. Fyysikoiden pitäisi vain olla varovaisempia kuin ovat, sillä minun mielestä maailmankaikkeudessa ei ole mitään ääretöntä. Voi olla hyvinkin että kvanttimekaniikan ja yleisen suhteellisuusteorian kattava tulevaisuuden teoria antaa toisen mallin mustasta aukosta kuin yleinen suhteellisuusteoria pelkästään.

Ohman
saracen
Tällainen juttu tuli mieleen;

Miksi yleisesti ajatellaan että mustan aukon keskellä on pistemäinen singulariteetti? Onko tämä jotenkin todistettu alkeishiukkasten ominaisuuksien perusteella? Tuntuu kummalta että materia voisi käyttäytyä näin.




Se,että näin ajatellaan, perustuu Roger Penrosen,Hawkingin, Gerochin ja Ellisin todistamiin matemaattisiin lauseisiin, joiden mukaan singulariteetti on välttämätön seuraus yleisestä suhteellisuusteoriasta, kun massa on riittävän suuri.

Ohman




Jep, eli kun on riittävän suuri massa riittävän tiheässä niin suhtis ennustaa tämän. Mutta... kun aine jaetaan pienimpiin osasiinsa niin mistä tiedetään että tämä aine on mahdollista "puristaa" singulariteetiksi. Jos ajatellaan että hiukkasilla on tietty tilavuus niin mikä on se voima että tämä tilavuus "häviää", kuten singulariteetissa käsittääkseni käy. Ajatellaanko ainetta tällöin vain energiana (aaltona, eikä hiukkasena)? Tiedän että fysiikan tietämykseni ei ole korkealla tasolla ja olen kiitollinen kaikista selventävistä kommenteista.

Trash
Seuraa 
Viestejä2064
saracen
Jep, eli kun on riittävän suuri massa riittävän tiheässä niin suhtis ennustaa tämän. Mutta... kun aine jaetaan pienimpiin osasiinsa niin mistä tiedetään että tämä aine on mahdollista "puristaa" singulariteetiksi. Jos ajatellaan että hiukkasilla on tietty tilavuus niin mikä on se voima että tämä tilavuus "häviää", kuten singulariteetissa käsittääkseni käy. Ajatellaanko ainetta tällöin vain energiana (aaltona, eikä hiukkasena)? Tiedän että fysiikan tietämykseni ei ole korkealla tasolla ja olen kiitollinen kaikista selventävistä kommenteista.

Kyllähän sitä ainetta "puristettu" on: http://www.iltalehti.fi/ulkomaat/201105 ... 4_ul.shtml

Trash
saracen
Jep, eli kun on riittävän suuri massa riittävän tiheässä niin suhtis ennustaa tämän. Mutta... kun aine jaetaan pienimpiin osasiinsa niin mistä tiedetään että tämä aine on mahdollista "puristaa" singulariteetiksi. Jos ajatellaan että hiukkasilla on tietty tilavuus niin mikä on se voima että tämä tilavuus "häviää", kuten singulariteetissa käsittääkseni käy. Ajatellaanko ainetta tällöin vain energiana (aaltona, eikä hiukkasena)? Tiedän että fysiikan tietämykseni ei ole korkealla tasolla ja olen kiitollinen kaikista selventävistä kommenteista.

Kyllähän sitä ainetta "puristettu" on: http://www.iltalehti.fi/ulkomaat/201105 ... 4_ul.shtml



Olen kyllä lukenut tuon jutun, kyse onkin aineen "puristamisesta" singulariteettiin. Tuossa tapauksessa aine on vielä kvarkki-/gluonimuodossa äärellisessä tiheydessä, vaikka suuri onkin.
Mielenkiintoinen juttu kuitenkin, kiitokset linkistä.

Keckman
saracen

Onko mahdollista että tällöin ei muodostu singulariteettia vaan äärimmäisen tiheä kappale jonka tapahtumahorisontti on itseasiassa kappaleen pinta?

Ihan mielenkiintoista pohdintaa, mutta tapahtumahorisontti ei ole mustan aukon pinta vaan se etäisyys keskipisteestä, missä pakonopeus on suurempi kuin valonnopeus. Mitä suurempi massa sitä etäänpänä sen tapahtumahorisontti on. Kun taas painovoima tapahtumahorisontissa pieneee. Voidaan hyvin kuvitella miljardien tähtien kokoinen musta-aukko, jonka tapahtumahorisontti on puolen valovuoden päässä keskipisteestä ja missä painovoima on siedettävät 10 m/s^2.

Tapahtumahorisontti eli Schwarzschildin säde lasketaan kaavasta r=2GM/c^2.

Eli kun massa M n-kertaistuu niin sädekin r=2GnM/c^2 n kertaistuu, mutta painovoima Schwarzschildin säteen kohdalla 1/n kertaistuu eli vähenee.

F=GMnm/(r *n)^2=1/n*GMm/r^2.

Tiheydestä sanoisin, että gravitaatio kasvaa suuremmaksi kun materiaa koossa pitävät voimat eli kvarkkeja erilläänkin pitävät voimat keskellä singulariteettiä, joten materiaa ei pidä kasassa oikein kai mikään ja kaavoissa sen tiheydeksi tulee ääretön, eli tilavuudeksi nolla. Fyysikoiden pitäisi vain olla varovaisempia kuin ovat, sillä minun mielestä maailmankaikkeudessa ei ole mitään ääretöntä. Voi olla hyvinkin että kvanttimekaniikan ja yleisen suhteellisuusteorian kattava tulevaisuuden teoria antaa toisen mallin mustasta aukosta kuin yleinen suhteellisuusteoria pelkästään.




Mielenkiintoista. Miten pakonopeus lasketaan? Onko pakonopeus valonnopeutta suurempi kun ohitetaan tapahtumahorisontti? Miten valonnopeutta suurempi pakonopeus sopii nykyteorioihin?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä31323

Singulariteetti on suhteelisuusteorian ennuste ja matemaattisesti helpohkosti käsiteltävissä. Koska parempaakaan tietoa ei ole, se on ihan näppärä valinta. Se on sitten toinen asia, kuvaako suhteellisuusteoria luontoa oikein mustan aukon ytimessä. Tuskin, mutta ennen singulariteetin hylkäämistä pitäisi keksiä joku parempi teoria, jonka ennuste on mielekkäämpi.

saracen

Mielenkiintoista. Miten pakonopeus lasketaan?

Pakonopeus on se nopeus planeetan pinnalla, millä kappaleella on tasan se nergia kuin mitä sillä on potentiaali energiaa "äärettömän kaukana". Tällöin siis kappale ei putoa takaisin vaan jatkaa hidastuen liikettään. Liike-energia alussa on tietenkin (mv^2)/2 ja potentiaali energia äärettömyydessä saadaan intergroimalla potentiaali-energian kaavaa planeetan pinnasta eli etäisyydeltä r äärettömiin.
saracen
Onko pakonopeus valonnopeutta suurempi kun ohitetaan tapahtumahorisontti?

On. Se on siis valonnopeus tapahtumahorisontissa ja toki kasvaa mitä lähempänä massakasautumaa ollaan, niinkuin painovoimakin. Musta-aukko on siis materia kasautuma, joka sijaitsee kokonaan tapahtumahorisonttinsa sisäpuolella.
saracen
.
Miten valonnopeutta suurempi pakonopeus sopii nykyteorioihin?
[/quote]
Sopii hyvin ja sen katsotaan todistavan, että koska valokaan ei pääse pois painovoima kentästä ja valonnopeus on suurin mahdollinen nopeus, niin mikään muukaan ei pääse tapahtumahorisontin sisäpuoleta pois.

Itse vähän ihmettelen tätä, sillä pääseehän maapalloltakin pois vaikka polkupyörän nopeudella kuhan vain rakettimoottorissa riittää polttoainetta pitää yllä ajoittain hieman suurempaa nostavaa voimaa kuin mitä painovoima kulloisellakin korkeudella on (ei siis tarvitse saavuttaa pakonopeutta) ja kuten ensimmäisessä viestissäni tähän threadiin kerroin voidaan hyvin kuvitella suuri miljardien tähtien massainen musta-aukko, missä tapahtumahorsontissa on siedettävä 10 m/s^2 painovoima vaikka siinä pakonopeus onkin valon nopeus. Höh! Vähän suurempi painovoima kuin maapallon pinnalla 9,81 m/s^2, mutta ei pääse mukamas vaikka metrin päästä tapahtumahorisontista sen ulkopuolelle metriäkään. En ymmärrä. Tosin sekä suppeassa että yleisessä suhteellisuus teoriassa on paljon sellaista mitä en ymmärrä, mutta ei se silti tarkoita että ne väärässä olisivat.

Ja ihmettelen mitä tapahtuu valolle joka lähetetään sentin päästä tapahtumahorisontista ulospäin. Valon nopeudenhan pitäisi olla ja onkin vakio kaikille, joten senhän pitäisi sujahtaa hetkessä ulos mustan aukon tapahtumahorisontin ulkopuolelle, mutta ei kuulemma pääse, ei senttiäkään. Taipuuko avaruus niin voimakkaasti, että valon sädekin taipuu? Ei voi jos painovoia on vaivaiset 10 m/s^2. Pysähtyykö aika? Kenen tarkkailijan kannalta? Ulkopuolisen? Eihän paikallisen havaitsijan kannalta mikään aika pysähdy. En ymmärrä.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä31323
saracen
Mielenkiintoista. Miten pakonopeus lasketaan? Onko pakonopeus valonnopeutta suurempi kun ohitetaan tapahtumahorisontti? Miten valonnopeutta suurempi pakonopeus sopii nykyteorioihin?



Google kertoo relativistisen pakonopeuden kaavan, kun komennat "relativistic escape velocity". Pakonopeus ei ole missään valon nopeutta suurempi. Valon nopeutta suurempi nopeus ei ole fysikaalisesti mielekäs eikä pakonopeus ole mielekäs määriteltävissä oleva suure tapahtumahorisontin sisäpuolella.

Neutroni
Valon nopeutta suurempi nopeus ei ole fysikaalisesti mielekäs

Suhteellisuusteorin massan kasvu kaavaan tulee jakajaksi nolla, jos lepomassallisen hiukkasen nopeus on valonnopeus, siksi mikään lepomassallinen ei voi saavuttaa valonnopeutta sen alapuolelta (paitsi on minulla tähänkin takataskussa yksi mahdollisuus, mutta ei puhuta siitä) mutta jakajaksi ei tule nollaa jos nopeus on suurempi kuin valon nopeus. Suhteellisuusteoria ei kiellä valoa nopeampia hiukkasia.

Ihan ammattifyysikotkin - eivätkä pelkästään scifi kirjailijat - ovat spekuloinneet takyonien mahdollisuudesta. Ne ovat hukkasia, jotka eivät koskaan voi liikkua hitaampaa kuin valo. Niille valonnopeus on ohittamaton rajapyykki sen yläpuoleta.

Neutroni

eikä pakonopeus ole mielekäs määriteltävissä oleva suure tapahtumahorisontin sisäpuolella.

No ei sitten jos niin haluat. Sovitaan niin, vaikka olen eri mieltä. Se on ihan laskettavissa oleva arvo. Pakonopeus v M massaisen palneetan pinnalla eli etäisyydellä r on v=sqrt(2GM/r). Tästä voidaan johtaa Schwarzaldin säteen kaava kun valitaan v=c ja ratkaistaan r2 saadaan r2=2GM/c^2. Nyt jos pienennetään r:ää pienemmäski kuin r2 saadaan pakonopeudeksi suurempi kuin valonnopeus kaavasta v=sqrt(2GM/r) .

Olkoon hyvin massiivinen ja tiheästä aineesta tehty pallonkuori, jota lasketaan kohti suurta mustaa aukkoa. Kaikkein matalin piste pallon lähellä on pallon keskipiste, jota nyt siis lasketaan matalammalle. Jossakin vaiheessa pallon keskiosa on niin matalalla että valo ei pääse pois sieltä.

Nyt otamme yhden fyysikon ja määräämme hänet laskemaan hiukkasen rataa pallon keskipisteen lähellä. Käy niin että laskettu rata johtaa pisteeseen missä rataa ei voi laskea. Siispä pallon keskellä on singulariteetti.

Ohman
Seuraa 
Viestejä1637

Mustia aukkoja pitäisi käsitellä yleisen suhteellisuusteorian pohjalta. Tuo pakonopeuskeskustelu ei osu oikein asian ytimeen silloin kun ollaan tapahtumahorisontin sisällä.

Tämä ydin on se, tapahtumahorisontin sisällä kaikki tulevaisuuten osoittavat suunnat osoittavat sisäänpäin, pienenevän r:n suuntaan, missä r on radiaalikoordinaatti.Koska reaaliset kappaleet voivat liikkua vain "timelike"(tai fotonit nolla-) suuntiin,on mahdotonta poistua tapahtumahorisontin sisältä(alueesta r<2m, jos käytetään yksiköitä joissa m = GM/c^2 (geometrinen massa)).(Schwarzschildin säde on siis r = 2GM/c^2 = 2m).

Kun r< 2m ei kappale voi edes"leijua" paikallaan vaan väistämättä r pienenee.

Putoaako kappale "suoraan" singulariteettiin vai kulkeeko monimutkaisempaa rataa riippuu siitä, kuin konstikkaasta mustasta aukosta on kyse.

Mutta eivät nämä asiat (ainakaan minun mielestäni) selviä ilman oikeaa suhteellisuusteoreettista käsittelyä.Turha tähän on ruveta pitkiä kaavoja kirjoittelemaan: kirjallisuutta kyllä löytyy paljon sille, joka haluaa asiaan perehtyä.

Ohman

Ohman

Tämä ydin on se, tapahtumahorisontin sisällä kaikki tulevaisuuten osoittavat suunnat osoittavat sisäänpäin, pienenevän r:n suuntaan, missä r on radiaalikoordinaatti.Koska reaaliset kappaleet voivat liikkua vain "timelike"(tai fotonit nolla-) suuntiin,on mahdotonta poistua tapahtumahorisontin sisältä(alueesta r<2m, jos käytetään yksiköitä joissa m = GM/c^2 (geometrinen massa)).(Schwarzschildin säde on siis r = 2GM/c^2 = 2m).

Kiitos selityksestä. Menee yli hilseen, mutta ei kai kukaan väitäkään, että yleinen suhteellisuus teoria olisi ymmärrettävissä arkikokemuken ilmiöillä tai minun aivoillani.

Takionit muuten kulkenevat ajassa taaksepäin. Joten ne voisinevat poistua mustasta-aukosta, jos sellaisia takioneja olisi. Niitä lienee vain melko mahdotonta havaita kun ne ovat vähän niinkuin poissa tästä maailmankaikkeudesta rajan toisella puolen. Siitäkin jänniä hiukkasia, että niiden nopeus kasvaa kun energia pienenee. Näin ainakin Wikipediassa kirjoitetaan.

Sivut

Suosituimmat

Uusimmat

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Uusimmat

Suosituimmat