Suhteellisuusteorian kritiikkiä

[Aadolf]

Tässä teille tietoa, vaikka siitä, että liikkuuko "kiipeävä" fotoni kohti isoa massaa, vaiko ehkä poispäin isosta massasta:

Mistä mustan aukon massa löytyy? (Ulkopuolisen havaitsijan näkökulma ja "jäätynyt" massa)

Yleisessä suhteellisuusteoriassa on hyvin perusteltu näkökulma, jonka mukaan mustan aukon massa ja energia voidaan fysiikan lakien puitteissa mieltää sijaitsevaksi tapahtumahorisontin ulkopuolella (tai aivan sen pinnalla), eikä suinkaan näkymättömässä pistemäisessä singulaarisuudessa.Tämä ajatus perustuu siihen, miten painovoima ja aika käyttäytyvät suhteellisuusteoriassa kaukaisen havaitsijan näkökulmasta. Ilmiötä taustoittavat seuraavat pääkohdat:

1. Aikavenymä ja "jäätyneen tähden" paradoksi

Kun tarkastelemme mustaa aukkoa kaukaa (esim. Schwarzschildin koordinaateissa), painovoiman aiheuttama aikavenymä kasvaa tapahtumahorisonttia lähestyttäessä äärettömäksi. Tämä tarkoittaa, että kaikki aukkoon putoava materia – tai aukon alun perin synnyttänyt romahtavan tähden kaasu – näyttää hidastuvan ja pysähtyvän horisontin pinnalle. Ulkopuolisen universumin ajassa mikään ei koskaan ehdi todellisuudessa ylittää horisonttia. Koska materia ei kaukaisen havaitsijan ajassa ole mennyt sisään, kaikki mustan aukon massa on universumimme aikakoordinaateissa pakkautuneena aivan horisontin ulkopuolelle ohueksi kuoreksi.

2. Kvasilokaali massa ja kentän geometria

Yleisessä suhteellisuusteoriassa painovoimakentälle itselleen ei voida määrittää tiettyä lokaalia paikkaa (pisteessä \(x\) on painovoimaa määrä \(y\)). Siksi massaa mitataan alueina. Niin sanottu kvasilokaali massa (quasilocal mass) määritellään suljetun pinnan kautta. Jos mittauspinnaksi valitaan alue, joka on juuri tapahtumahorisontin ulkopuolella, saadaan tulokseksi mustan aukon täysi massa. Massa on matemaattisesti "koodattu" tähän horisonttia ympäröivään kentän geometriaan, eikä sen sisäpuolella olevaa tyhjää tilaa edes tarvitse huomioida gravitaation laskemiseksi.

3. Kalvoparadigma (Membrane Paradigm)

Astrofysiikassa ja teoreettisessa fysiikassa käytetään laajasti mallia nimeltä kalvoparadigma. Koska horisontin sisäpuolelta ei saada tietoa, ulkopuolista maailmaa tarkasteltaessa mustaa aukkoa kohdellaan matemaattisesti kuumana, venyvänä kalvona (ns. stretched horizon), joka sijaitsee hieman todellisen horisontin ulkopuolella. Tällä kalvolla on mitattava lämpötila, sähkönjohtavuus, entropia ja massatiheys. Ulkopuoliselle maailmalle mustan aukon kaikki fyysiset ominaisuudet ja massa ovat siis todellisesti olemassa tuossa horisontin pintakalvossa.Tämä näkökulma osoittaa, että se, missä massa sijaitsee, riippuu täysin valitusta koordinaatistosta. Havaitsijalle, joka pysyy mustan aukon ulkopuolella, massa on ja pysyy horisontin pinnalla ja sen ulkopuolella.



(AI:ta käytetty)

[Stalker]

Asiasta en ymmärrä mutta tekoälyni vastasi
Laitetaan tekoälyt väittelemään.

[QS]

Tässä teille tietoa, vaikka siitä, että liikkuuko "kiipeävä" fotoni kohti isoa massaa, vaiko ehkä poispäin isosta massasta:

Mistä mustan aukon massa löytyy? (Ulkopuolisen havaitsijan näkökulma ja "jäätynyt" massa)

Yleisessä suhteellisuusteoriassa on hyvin perusteltu näkökulma, jonka mukaan mustan aukon massa ja energia voidaan fysiikan lakien puitteissa mieltää sijaitsevaksi tapahtumahorisontin ulkopuolella (tai aivan sen pinnalla), eikä suinkaan näkymättömässä pistemäisessä singulaarisuudessa.Tämä ajatus perustuu siihen, miten painovoima ja aika käyttäytyvät suhteellisuusteoriassa kaukaisen havaitsijan näkökulmasta. Ilmiötä taustoittavat seuraavat pääkohdat:

1. Aikavenymä ja "jäätyneen tähden" paradoksi

Kun tarkastelemme mustaa aukkoa kaukaa (esim. Schwarzschildin koordinaateissa), painovoiman aiheuttama aikavenymä kasvaa tapahtumahorisonttia lähestyttäessä äärettömäksi. Tämä tarkoittaa, että kaikki aukkoon putoava materia – tai aukon alun perin synnyttänyt romahtavan tähden kaasu – näyttää hidastuvan ja pysähtyvän horisontin pinnalle. Ulkopuolisen universumin ajassa mikään ei koskaan ehdi todellisuudessa ylittää horisonttia. Koska materia ei kaukaisen havaitsijan ajassa ole mennyt sisään, kaikki mustan aukon massa on universumimme aikakoordinaateissa pakkautuneena aivan horisontin ulkopuolelle ohueksi kuoreksi.

Tähän vain lyhyesti kommentti. Suhteellisuusteoriassa on tosiaan lukuisia horisontteja kuten näennäis-, hiukkas-, kosmologinen-, Rindler-, Cauchy-, Killing- ja tapahtumahorisontti, sekä tusina muita, ja todennäköisesti myös joukko, joita ei ole vielä huomattu teoreettisesti tarkastella, ja saavat nimen tulevaisuudessa.

Kysymys näissä on usein se, että mitä tarkoitetaan sanalla "todellisuudessa". Tapahtumahorisontin ilmiöt kuvataan etäisen Schwartzschild-havaitsijan koordinaateilla, mutta nämä ovat vain koordinaatteja. Kun siirrytään tapahtumahorisonttia lähestyvän havaitsijan paikalliseen kehykseen (local frame of reference), niin tapahtumahorisontin läpäisyssä ei tapahdu mitään merkittävää.

Monesti ajatellaan, että paikallinen havaitsija kehyksineen on lähimpänä "todellisia ilmiöitä", ja muut keinotekoisemmat koordinaatistot kertovat "vähemmän todellisista ilmiöistä".

Mustan aukon massaenergian sijainti on tässä mielessä jopa problemaattinen, sillä tapahtumahorisontin sisään määritelty massaenergia, varaus ja kulmaliikemäärä ilmaistaan Schwartzschild- (tai vastaavilla Kerr- ja niin edelleen) koordinaateilla, jotka ovat vain koordinaattijärjestelmiä, mutta ei välttämättä absoluuttinen totuus. Mustan aukon gravitaatio on kohtuu varmasti mustan aukon tapahtumahorisontin ulkopuolella, kun mustaa aukkoa kiertäviä kappaleitakin voidaan havaitakin.

Koordinaatistojen ja "todellisten fysikaalisten ilmiöiden" välisiin kysymyksiin ei ole täysin yksiselitteisiä vastauksia, ja väittelyt aiheen ympärillä jatkuvat kai tänä päivänäkin.

Ja tähän lopuksi sellainen erikoisuus, että fysiikan teorioissa näyttäytyy koko ajan paikka-käsitteen ongelma. Ihan laakean avaruuden kvanttiteorioissa, varsinkin relativistissa, mikään ei tahdo pysyä hyvin määriteltynä, kun hiukkasille koetetaan keksiä paikka-koordinaatit tai ulottuvuudet ja koko. Tämä on erikoinen ongelma, joka on myös kiehtova, ja kertoo ehkä perustavanlaatuisesta ongelmasta ihmiselle niin helpon (klassisen) paikka-käsitteen ympärillä.

[Eusa]

Ja tähän lopuksi sellainen erikoisuus, että fysiikan teorioissa näyttäytyy koko ajan paikka-käsitteen ongelma. Ihan laakean avaruuden kvanttiteorioissa, varsinkin relativistissa, mikään ei tahdo pysyä hyvin määriteltynä, kun hiukkasille koetetaan keksiä paikka-koordinaatit tai ulottuvuudet ja koko. Tämä on erikoinen ongelma, joka on myös kiehtova, ja kertoo ehkä perustavanlaatuisesta ongelmasta ihmiselle niin helpon (klassisen) paikka-käsitteen ympärillä.

Niinpä. Siitäpä nosteinen Separverseni juuri argumentoitui - otettava pohjaksi fysikaalinen monisto eikä koordinaattimonisto.