Vraag:
Als een massa dichtbij de lichtsnelheid beweegt, verandert hij dan in een zwart gat?
shopsinc
2011-01-21 01:59:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik ben een grote fan van de podcast Astronomy Cast en een tijdje geleden luisterde ik naar een aflevering van Q&A die ze deden. Een luisteraar stuurde een vraag die ik fascinerend vond en waar ik me sindsdien over heb afgevraagd.

Uit de transcriptie van de show:

Arunus Gidgowdusk uit Litouwen vraagt: "Als je een massa van één kilo nam en deze versnelde aan de snelheid van het licht zou het zich vormen tot een zwart gat? Zou het een zwart gat blijven als je daarna de snelheid zou verlagen? "

Dr. Gay, een astrofysicus en een van de gastheren, legde uit dat ze het een aantal van haar collega's had gevraagd en dat geen van hen een bevredigend antwoord kon geven. Ik vroeg haar meer recentelijk op Facebook of iemand met een naar voren was gekomen en ze zei van niet. Dus ik dacht dat dit misschien een goede plek zou zijn om het te vragen.

Hier is een link van de site van John Baez. http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/BlackHoles/black_fast.html
Vier antwoorden:
Ted Bunn
2011-01-21 02:10:10 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Het antwoord is nee.

Het eenvoudigste bewijs is slechts het relativiteitsbeginsel: de natuurkundige wetten zijn in alle referentiekaders hetzelfde. Dus je kunt die massa van 1 kg bekijken in een referentiekader dat ermee meebeweegt. In dat frame is het precies dezelfde massa van 1 kg die het altijd was; het is geen zwart gat.

Een addendum: het is de moeite waard om even te vragen waarom je zou hebben gedacht dat het * een zwart gat zou vormen, en waarom die redenen onjuist zijn. Vermoedelijk is de gedachte dat een combinatie van Lorentzcontractie en relativistische "massatoename" het object onder zijn Schwarzschild-straal drukt. Dus wat is er mis met die redenering? Het belangrijkste is alleen dat de afleiding van de Schwarzschild-straal alleen onder bepaalde voorwaarden van toepassing is. Het is op zijn minst alleen van toepassing in het rustframe van het object (aangezien het sferische symmetrie aanneemt - d.w.z. geen voorkeursrichting).
maar als 1 kg massa wordt geroteerd?
Het zwaartekrachtveld van een roterende massa van 1 kg is anders dan dat van een niet-roterende massa. Ik herinner me de details niet, die ingewikkeld zijn, maar de zwaartekracht wordt waarschijnlijk sterker omdat de roterende kinetische energie wordt aangetrokken. Als je begint met een massa die groter is dan zijn Schwarzschild-straal, weet ik niet of je hem in een zwart gat kunt laten veranderen door roterende kinetische energie te leveren.
@TedBunn * "Als je begint met een massa die groter is dan zijn Schwarzschild-straal, weet ik niet of je het in een zwart gat kunt laten veranderen door roterende kinetische energie te leveren." * Maar zelfs kinetische energie is relatief, als ik accelereer naar dezelfde snelheid als je object, je object heeft geen kinetische energie ten opzichte van mij.
@TedBunn: En toch wordt lichte buiging heel bijzonder voor een zeer snelle massa.Speciale relativistische aberratie zal een rol gaan spelen in een ultrarelativistisch regime dat de anders zwakke lenswerking zal versterken.Ook zal het snelle lichaam sterk versterkte getijdekrachten in zijn frame voelen, en er zullen nogal wat andere interessante dingen gebeuren.
@voix, als je een massa roteert, dan moet je veel energie en druk leveren om hem in beweging te houden (middelpuntvliedende krachten).Die zullen op hun beurt vanzelf aangetrokken worden, en het zal het probleem een beetje verpesten.
@TedBunn Bewijs dat het relativiteitsprincipe correct is en niet zomaar een ongeldige aanname is.
dus in dit geval zouden we twee realiteiten tegelijkertijd kunnen hebben?Een waar het een zwart gat is en een waar het niet is?voor een waarnemer in het frame ten opzichte waarvan het object beweegt bij C, lijken de wetten van de fysica te zijn geschonden, aangezien het object oneindig zou wegen en toch geen zwart gat zou vormen.
Dit antwoord is niet waar.Op betekent duidelijk naar het object kijken vanuit een ander frame.Waarom is dat zo moeilijk te begrijpen wat op betekent?
Dus je zegt dat we simpelweg een "nee" aannemen?
@user1062760 het antwoord is perfect "op punt".Het veranderen van referentieframes _never_ verandert wat er werkelijk gebeurt.Zo simpel is het.
@StevenStewart-Gallus het kan niet worden bewezen, het is een aanname.Het is bewezen door een eeuw van experimenteren (in het geval van SR / GR) en vele eeuwen in het geval van Newton.Als dat niet genoeg is om aan uw bezwaar te voldoen, zal er niets zijn.
@m4r35n357 dat is een verklaring zonder uitleg die de relativiteitstheorie tegenspreekt.Als iets een bepaalde massa heeft in mijn referentiekader, waarom zal het dan niet werken zoals het zou moeten met die massa?De toename in massa is waarom het onmogelijk is om een object naar c te versnellen, dus het is heel reëel
@user1062760 nee, _your_ statement is in tegenspraak met de relativiteitstheorie.Een object heeft maar één massa, en deze is in alle referentieframes hetzelfde.Je alternatief leidt tot chaos waarbij elk object een oneindig aantal massa's heeft.Niemand kan op die manier natuurkunde beoefenen!
Als een bewegend object vanaf een bepaald referentiepunt geen extra zwaartekracht genereert, wordt kinetische energie dan niet aangetrokken?Zo ja, hoe is dit verenigbaar met massa-energie-equivalentie?
Mark Eichenlaub
2011-01-21 02:18:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nee, een massa van 1 kg verandert niet in een zwart gat, zelfs niet als het met de snelheid van het licht langs je heen vliegt.

Het relativiteitsbeginsel is een fundamenteel idee in de natuurkunde, en een gevolg daarvan is dat we de fysica van iets dat beweegt, kunnen begrijpen door ons voor te stellen dat we er naast bewegen.

U kijkt bijvoorbeeld naar mensen die pool spelen in een trein die langs u raast. Je wilt weten of een bepaald schot dat zojuist is gemaakt, de 8-ball zal laten zinken. Je komt erachter door je voor te stellen dat je in de trein zit en alles te berekenen wat je zou verwachten vanuit dat eenvoudiger gezichtspunt waar de pooltafel stilstaat. Als de 8-ball vanuit dat oogpunt in een bepaalde pocket gaat, kun je er zeker van zijn dat hij in dezelfde pocket terechtkomt als je de situatie opnieuw analyseert vanuit je oorspronkelijke gezichtspunt op vaste grond.

hetzelfde principe voor de massa van 1 kg, we zien dat als je er langs beweegt, het er gewoon uitziet als een normale massa, niet als een zwart gat. Vandaar dat, vanuit een ander gezichtspunt waarin het dichtbij de lichtsnelheid beweegt, het er nog steeds uitziet als een normale massa, niet als een zwart gat.

Dus volgt daaruit dat de relatieve snelheid van een massa geen invloed heeft op de zwaartekracht die wordt gevoeld door een nabijgelegen stationaire massa? Dat wil zeggen, als een massa langs me vloog met .1 c, zou ik dan dezelfde ruk voelen alsof hij voorbij vloog met .999c? Zou er een soort gelijkwaardigheid zijn, gezien de tijd die het duurt voordat het object voorbij is? Dat wil zeggen, zou de totale kracht die in de loop van de tijd wordt gevoeld hetzelfde zijn; een beetje zoals hoe het gebied dat door een baan wordt bestreken in een bepaalde tijd hetzelfde is?
@shops Uw vraag kan niet worden beantwoord door simpelweg het relativiteitsprincipe te gebruiken, omdat het gaat over verschillende soorten relatieve beweging. U kunt het proberen als een aparte vraag op de hoofdsite. Ik heb geen goed, beknopt antwoord op die vraag.
@MarkEichenlaub Leg alstublieft uit waarom het relativiteitsbeginsel in feite waar is, misschien is het relativiteitsbeginsel slechts een redelijk goede benadering?
Nee. Een ander antwoord dat helemaal niet nodig is en het punt mist.Praat vanuit het standpunt van de waarnemer.Als een massa die niet nul is met de snelheid van het licht ritst, zou de massa voor de stationaire waarnemer oneindig zijn, dus waarom ziet de stationaire waarnemer in plaats daarvan geen zwart gat?
@user1062760 zie mijn opmerking in het geaccepteerde antwoord
Joe Fitzsimons
2011-01-21 13:32:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Hoewel goed, denk ik dat de andere antwoorden momenteel één ingrediënt missen, dus ik zal dit antwoord posten.

Voor deeltjes die met constante snelheid reizen, is er geen waarnemingshorizon, en dus gedragen ze zich in niets zoals een zwart gat. Licht uit andere delen van de ruimte zal het uiteindelijk bereiken, in tegenstelling tot een zwart gat. Verder bewegen de krachten tussen atomen in welke materie ook de massa vormt, samen en is er dus geen verhoogde gravitatie-interactie tussen hen. Hoewel de afstanden tussen hen lijken te veranderen in een waarnemer van buitenaf (naarmate de massa wordt versneld) zodra deze een constante snelheid bereikt, zijn ze gefixeerd.

Wat in andere antwoorden niet is genoemd, is het effect van versnelling. Wanneer een deeltje continu wordt versneld, is er een schijnbare gebeurtenishorizon. Bekijk de relevante Wikipedia-pagina hier. Dit heeft dus een aantal kenmerken die we associëren met een zwart gat, maar er zijn nog steeds grote verschillen. Een object dat een constante versnelling ondergaat, gedraagt ​​zich inderdaad alsof het statisch is in een constant zwaartekrachtveld. In het geval van een dergelijk object is de richting van het equivalente veld echter constant (en in een constante richting) door het hele object. Dit geldt niet voor het zwaartekrachtveld van een zwart gat, dat sferisch symmetrisch is.

Natuurlijk verdwijnt de schijnbare horizon zodra het deeltje stopt met versnellen.

Klopt, maar de schijnbare horizon in deze situatie is heel anders dan die van een zwart gat. In het geval van het versnellende deeltje, is het spul "achter" de schijnbare horizon ver weg van het deeltje - precies het tegenovergestelde van de waarnemingshorizon van het zwarte gat. Dat wil zeggen, heuristisch gezien zegt de waarnemingshorizon van een zwart gat dat als je eenmaal voldoende dicht bij het zwarte gat bent, je niet ver weg kunt komen, terwijl de horizon van het versnelde deeltje zegt dat als je eenmaal ver genoeg van het deeltje verwijderd bent, je niet ver weg kunt komen. kom dichtbij.
+1 Om een meer realistische context aan het antwoord toe te voegen - het is duidelijk dat een massa die is versneld tot nabij C een eindige tijd * moet versnellen *.
Lawrence B. Crowell
2011-01-21 02:55:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik neem aan dat het idee is dat de massa van 1 kg de lengte samentrekt tot onder de Planck-lengte. Het is óf dat óf de relativistische energie (massa) $ E ~ = ~ \ gamma mc ^ 2 $ zou zo groot zijn dat het door de zwaartekracht zou imploderen. De vraag kan echter worden bedacht in overeenstemming met wat er zou gebeuren met een waarnemer op de massa. De vraag zou kunnen worden omgekeerd: zou het universum imploderen? Als een massa $ M $ door een kleinere massa $ m ~ << ~ M $ passeert, zou je kunnen denken dat $ M $ een zwart gat zou kunnen worden en de kleine massa $ m $ als dichtbij genoeg zou worden opgesloten in het zwarte gat. Vanuit het frame van de grote massa $ M $ is de kleine massa echter geen zwart gat. Dit is een tegenstrijdigheid.

Een ultra-relativistische massa zal zich net zo gedragen als een zwaartekrachtgolf als ze een ander referentiepunt passeert. Deze Aichelburg-Sexl ultraboost heeft een vlakke golfpuls van ruimtetijd. De relativistische massa zal resulteren in een zwaartekrachtgolfpuls zoals gedetecteerd door een stationaire waarnemer. Er is dus een zwaartekrachtsimplicatie aan dergelijke extreme relativistische stimulansen.

Dit antwoord lijkt misschien nuttig in de toekomst, maar vanaf nu is het een beetje jargon.Het gaat er ook van uit dat het relativiteitsprincipe in feite waar is, wat het waarschijnlijk is, maar nog steeds iets is waar iedereen streng in zou moeten zijn.


Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 2.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...