Силы и фотоны в странном времени черной дыры
Известный эффект покраснения фотона, выходящего из сильного гравитационного поля какого-то тела, или его посинения, когда он падает в сильном поле, уже многократно проверен на эксперименте. Для этого эффекта есть сразу два объяснения:
1. Квазиньютоновское - фотон падает в поле и набирает энергию, то есть увеличивает частоту. И, обратно, выбирается из гравитационного поля, теряя энергию и частоту.
2. В ОТО: возле гравитирующего тела время замедляется, соответственно, там фотон становится синее с точки зрения внешнего наблюдателя.
Так как обе точки зрения согласуются друг с другом, то стало общепринятым мнение, что гравитационное ускорение направлено от областей с быстрым временем в области с замедленным временем.
Оказывается, это не всегда так. Рассмотрим время внутри черной дыры (см. рис.1), с учетом того, что в решении Шварцшильда для точки время становится мнимым ( https://don-beaver.livejournal.com/312364.html).
Из графиков следует, что возле краев черной дыры собственное время τ останавливается по сравнению с глобальным временем t (это соответствует устремлению отношения в бесконечность), а возле центра движется быстро - согласно решениям Шварцшильда как для точки, так и для шара с однородной плотностью. Встанем твердо на позицию ОТО и сделаем вывод, что фотоны, которые будут двигаться к краю черной дыры изнутри, будут синеть - вплоть до бесконечности на радиусе черной дыры. Но это совсем не значит, что сила гравитации направлена наружу! Как известно, внешние сферические оболочки в шаре не влияют на тело внутри этих областей, следовательно, любое неподвижное тело будет испытывать притяжение к центру черной дыры, обусловленное гравитацией внутренних областей.
Я порылся в книгах и статьях про внутренние решения Шваршильда - к сожалению, они очень формализованы и не стараются объяснить физику происходящего. Тогда я в лоб спросил ChatGPT: «Обычно гравитационное ускорение тела направлено в сторону области с более медленным временем. Известен ли случай, когда гравитационное ускорение направлено в сторону более быстрого времени? Например, внутри массивных звезд.»
Он ответил:
«Да, существуют случаи, когда гравитационное ускорение может быть направлено в сторону области с более быстрым течением времени. Такое поведение возможно внутри массивных звёзд или объектов с экстремально высоким давлением, где вклад давления в искривление пространства-времени значительно изменяет распределение потенциала».
Мое уважение к искусственным собеседникам нарастает с каждый днем!
GROK из Х ответил противоречиво: с одной стороны, он считает, что гравитационное ускорение направлено только в сторону областей с замедленным временем, а с другой, утверждает следующее:
«Дилатация времени: Внутри черной дыры время ускоряется по мере приближения к сингулярности, но это означает, что для внешнего наблюдателя время там просто останавливается на горизонте событий».
«Сингулярность: В точке сингулярности время теоретически приобретает бесконечную скорость по сравнению с внешним миром, но это предельный случай, и на практике объяснение этого феномена требует учета квантовой гравитации, которая пока не разработана полностью».
Это явно требует направления гравитационной силы от сингулярности наружу - в области замедленного времени! Так что Grok еще не разобрался в ньюансах ОТО, но через несколько лет АИ явно станут интеллектуально более подкованы: может, пороха и не выдумают, но в уже достигнутом будут разбираться лучше докторов наук.
Не знаю, как вам, а мне было интересно полетать внутри черной дыры!