Ştiri:

Vă rugăm să citiţi Regulamentul de utilizare a forumului Scientia în secţiunea intitulată "Regulamentul de utilizare a forumului. CITEŞTE-L!".

Main Menu

Oare chiar exista (teoretic) gauri negre ?

Creat de Electron, Mai 30, 2008, 09:00:11 PM

« precedentul - următorul »

0 Membri şi 1 Vizitator vizualizează acest subiect.

Electron

Deschid aici un topic, in care sa vedem ce stim si ce putem deduce teoretic despre existenta gaurilor negre. Din cate stiu eu, ele au fost deja observate experimental, deci eu cel putin nu-mi pun problema daca ele chiar exista in realitate, ci doar cum explica de fapt teoria existenta lor.

Cei care au argumente despre exsitenta sau inexistenta lor in teorie, sunt invitati sa-si prezinte argumentele si concluziile aici, sa vedem pe ce se bazeaza. :)

e-
Don't believe everything you think.

Adi

Da, sunt de acord cu deschiderea unui subiect aici in care sa studiem teoria relativitatii generalizata (TGR) impreuna, in special aplicata la gauri negre. Nu discutam teorii alternative. Incercam sa spunem ce exprima stiinta. Si incercam sa intelegem cat mai mult din ea. Discutia a plecat de la o lunga dezbatare constructiva despre intrebarea daca exista sau nu gauri negre. Acolo ne-am pus cateva intrebari:

1. Ce zice TGR despre "energia potentiala gravitationala"? Mai are sens notiunea in TGR?
2. Este forta gravitationala o forta conservativa?
3. De fapt, mai are sens notiunea de forta gravitationala, tinand cont ca este reinterpretata acum ca o masa curbeaza spatiul, adica ii da o noua metrica ce deviaza de la (1, -1, -1, -1) si ca apoi un corp se misca pe drumul cel mai scurt, "in linie dreapta" in spatiul curbat definit de aceasta metrica? Asadar asupra lui nu actioneaza nici o forta.
Pagina personala: http://adrianbuzatu.ro

ionut

   Buna,

    Gaurile negre exista. Mai jos am pus cateva link-uri la articole stiintifice recente. Am incercat sa aleg articole cat mai usor de inteles. Deci, primele 2 articole sunt review-uri din domeniu, iar urmatoarele doua sunt articole experimentale in care se descrie observarea unor gauri negre. Imi pare rau daca sunt foarte multi termeni de jargon, dar daca sunt nelamuriri pot incerca sa le rezolv. Daca sunteti intr-adevar interesati, ar trebui sa le cititi, si daca sunteti si mai interesati, ar trebui sa urmariti referintele date la sfarsit pentru a gasi justificarile la unele dintre lucrurile care sunt spuse in articole fara explicatii.
  http://xxx.lanl.gov/PS_cache/arxiv/pdf/0805/0805.2082v1.pdf
  http://xxx.lanl.gov/PS_cache/arxiv/pdf/0801/0801.0116v1.pdf
  http://xxx.lanl.gov/PS_cache/arxiv/pdf/0804/0804.4585v1.pdf
  http://xxx.lanl.gov/PS_cache/arxiv/pdf/0803/0803.1735v1.pdf
    Articolele de mai sus sunt alese de mine, fara sa ma uit foarte mult peste ele, dar daca doriti sa aprofundati, urmati link-ul urmator care duce la o pagina unde puteti cauta articole de astrofizica dupa cuvinte cheie, titlu, autor, etc.
   http://xxx.lanl.gov/find/astro-ph
    La link-ul http://xxx.lanl.gov puteti cauta articole si in alte domenii ale fizicii.

ionut

  Buna,

   In articolul de la primul link, se pomeneste undeva raza pe care un obiect cu masa Soarelui trebuie sa o aiba pentru a deveni gaura neagra. Valoarea folosita acolo este de 3 Km. Calculele numerice pe care le-am facut intr-o postare anterioara pe celalalt topic dedicat gaurilor negre au rezultat valoarea 2.9 Km si au fost facute in mecanica newtoniana. Deci iata ca corectiile relativiste la conditia de gaura neagra nu sunt foarte mari. :)

Abel Cavaşi

Pentru a putea stabili dacă teoria implică existenţa sau inexistenţa găurilor negre, este necesar să stabilim dacă, din punct de vedere teoretic,  există corpuri la suprafaţa cărora viteza de evadare este mai mare decât viteza luminii.

Teoria gravitaţiei newtoniene, formulată pe vremea când nu se cunoştea teoria relativităţii, implică existenţa găurilor negre, deoarece în această teorie nimic nu interzice existenţa unor corpuri la suprafaţa cărora viteza de evadare să fie



Se pune problema dacă şi teoria relativităţii implică existenţa unor asemenea corpuri. Eu cred că nu, deci cred că, în teoria relativităţii, refacerea aceluiaşi raţionament care a dus la calculul vitezei de evadare din mecanica newtoniană, implică o masă infinită sau o rază nulă pentru eventualele găuri negre, ceea ce este echivalent cu inexistenţa găurilor negre, deoarece nu există corpuri cu masa infinită sau cu raza nulă.

Electron

Ionut, multumesc pentru linkuri :)

Sper sa am curand timp sa studiez acele materiale.

e-
Don't believe everything you think.

Adi

Si eu iti multumesc pentru link-uri, Ionut. Abel, am inteles ce zici tu si e o urma de adevar in ce zici tu, adica doar formula aceea nu inseamna automat ca e adevarat si in TGR. De aceea, citeste si tu articolele mentionate de Ionut si apoi studiaza-le atent.
Pagina personala: http://adrianbuzatu.ro

Abel Cavaşi

Citat din: Adi din Iunie 01, 2008, 09:04:02 PMAbel, am inteles ce zici tu si e o urma de adevar in ce zici tu, adica doar formula aceea nu inseamna automat ca e adevarat si in TGR. De aceea, citeste si tu articolele mentionate de Ionut si apoi studiaza-le atent.
Am intrat în primele două şi am văzut că teoria de acolo se bazează pe metrica lui Schwarzchild, despre care ştim că nu determină de la zero viteza de evadare. Aşadar, sunt irelevante şi a fost pentru mine o pierdere de vreme să caut prin ele ceea ce doream.

Repet, stabilirea teoretică a existenţei găurilor negre, presupune pornirea de la zero pentru determinarea vitezei de evadare. Este o greşeală să folosim TRG în care să peticim viteza de evadare newtoniană. Este evident că, în acest caz, vom obţine o viteză de evadare care prezice existenţa găurilor negre.

Problema se pune dacă putem ajunge la viteza de evadare pornind de la zero şi urmând un raţionament strict relativist. În lincurile date de Ionuţ, mă tem că nu găsim aşa ceva. De aceea, cred că ar fi bine ca interlocutorii care dau lincuri să facă referire directă la ceea ce se studiază în topicul respectiv şi să nu ne plimbe de la un linc la altul fără legătură cu ceea ce se caută în topicul respectiv.

Adi

Abel, aici nu sunt sigur ca te inteleg. Metrica Schwarzschild este solutie la relativitatea generalizata pentru o gaura neagra. Ea ne da metrica spatiu-timpului in care corpul nostru se va misca. Deci a pleca de la zero inseamna a pleca de la ecuatia lui Einstein, apoi a ii gasi solutii pentru distrubutii de mase dorite, iar noi avem distributia de masa a unei gauri negre singura in Univers, gaura neagra ce nu se roteste in jurul axei sale si ce nu are sarcina electrica si apoi au rezolvat altii pentru noi si au dat metrica Schwarzschild. Deci pana aici am plecat de la zero si altii au facut pasul cel mai greu de rezolvat pentru noi. Suntem acum la pasul 1. Mai departe, trebuie sa interpretam metrica pentru a gasi viteza de evadare pentru o anumita distanta fata de gaura neagra.

Sa inteleg ca nu crezi ca metrica Scharzshild este solutie corecta a ecuatiilor lui Einstein pentru TGR?
Pagina personala: http://adrianbuzatu.ro

ionut

#9
  Abel, tu ce intelegi prin "strict relativist"?
  TRG inseamna teoria relativitatii generalizate, alias teoria care se foloseste atunci cand e vorba de corpuri care se deplaseaza accelerat. Intelegi asta? In exemplul tau corpurile merg cu aceeasi viteza? In cazul pe care vrei sa-l studiezi nu exista teorie restransa a relativitatii, ci doar generalizata.
   Link-urile pe care le-am postat contin niste observatii experimentale(cateva din multele) si ceva review-uri recente. Daca tu te-ai uitat prin ele si ai decis ca sunt irelevante (in conditiile in care iti lipsesc cunostinte de baza si negi fapte demonstrate) atunci este problema ta. In postarea de mai sus am spus ca daca esti interesat te poti uita si pe referinte, pentru ca articolele gen review au tendinta sa dea mai putine explicatii si se axeaza mai mult pe descrierea evolutiei unui domeniu in general. Dar cum doresti. Din pacate nu am asa de mult timp incat sa-ti scriu aici lucruri pe care ar trebui sa le citesti din carti. Nu pot sa stau sa-ti explic ce sunt aia invarianti relativisti, tensori si metrici, mai ales in conditiile in care nu cooperezi pentru asta.

Abel Cavaşi

Citat din: Adi din Iunie 01, 2008, 09:44:01 PM
Abel, aici nu sunt sigur ca te inteleg. Metrica Schwarzschild este solutie la relativitatea generalizata pentru o gaura neagra.
Da, dar nu este singura soluţie. Matematic este corectă, dar fizic nu e. Mai precis, sunt de acord că o soluţie a ecuaţiilor lui Einstein trebuie să aibă forma



aşa cum se poate vedea şi pe Wikipedia, dar nu sunt de acord că parametrii fundamentali ai metricii ar fi



respectiv,



aşa cum postulează Schwarzchild că ar trebui să se întâmple în aproximaţia de câmp slab dată prin relaţia



şi derivată din postularea vitezei de evadare



înglobată în relaţia nejustificată



Este o eroare gravă care nu ţine seama cel puţin de condiţia ca parametrii A(r) şi B(r) să nu se anuleze nicăieri, condiţie menţionată explicit prin textul ,,Note that A and B must both be nowhere zero (otherwise the metric would be singular at those points where at least one of them is zero).".

Acum, pentru a demonstra că soluţia incorectă dată de Schwarzchild nu este unică, prezint aici o metrică pentru care nu mai apar inconsecvenţele de tip fizic şi care nu permite ca parametrii A(r) şi B(r) să se anuleze undeva.

Dacă postulăm o altă aproximaţie de câmp slab, dată prin relaţiile



atunci metrica nouă va avea forma



CitatSa inteleg ca nu crezi ca metrica Scharzshild este solutie corecta a ecuatiilor lui Einstein pentru TGR?
După cum vezi, din punct de vedere matematic, soluţia lui Schwarzchild este corectă, dar ea are probleme din punct de vedere fizic (viteza de evadare nejustificată) şi matematic (parametrii A(r) şi B(r) se pot anula pentru condiţia posibilă 2Gm=c^2*r) în momentul în care se face aproximarea arbitrară de câmp slab.

În concluzie, problema teoretică a existenţei găurilor negre poate fi tranşată numai prin stabilirea corectitudinii şi justificării aproximaţiei de câmp slab.


Ionuţ, sper că ţi-am răspuns şi ţie cu acest mesaj :) .

Adi

Buna Abel! Postul tau imi arata ca ai cunoastinta de notiunile de baza din teoria relativitatii generalizate. Din pacate, mai mult de atat nu stiu nici eu. Din cat imi amintesc de la curs, metria Scharzschild descrie corpurile cat sunt in afara orizontului, vazute de un observator aflat la o distanta infinita, unde spatiu-timpului este plat. Dar daca vrei sa vezi lucrurile in interiorul orizontului, trebuie aplicata o alta metrica. Insa eu cred ca nu se poate zice ca metrica Schwarzshild este corecta matematic, dar nu corecta fizic. Intrebarea tine de epistemologie. Ce inseamna fizic? Totul se reduce la informatie, la care sistem de referinta stie informatia. In cadrul metricii Schwarzshild, sistemul de referinta aflat la infinit asa stie el, ca atunci cand un corp ajunge la orizont, viteza lui ajunge la viteza luminii si frecventa emisa de el ajunge la invit si apoi dispare. Dar in realitate el exista si dincolo de orizont, doar ca sistemul aflat la infinit nu mai poate stii despre el. Acum teoria corzilor sugereaza ca de fapt tot spatiul din interiorul gaurii negre este umplut de corzi si asta aduce mici modificari.

Domeniul devine intr-adevar foarte complex. Trebuie citite articolele acelea, cum zice Ionut. In concluzie, nu cred ca metrica Schwarzschild este incorecta fizic. Este tocmai solutia corecta pentru o distributie sferica de masa. Eu ce pot spera este sa gasesc carti in care in metrica asta se calculeaza chestii precum viteza de evadare, dar daca nu crezi in metrica Schwarzschild, nu pot ajuta.
Pagina personala: http://adrianbuzatu.ro

Abel Cavaşi

Adi, nu-ţi face griji! Ştiu că eşti foarte ocupat. Oricum, m-ai ajutat destul de mult, mai mult decât m-am aşteptat.

Când vei avea timp, verifică dacă raţionamentul tău din mesajul anterior este valabil şi pentru metrica propusă de mine. Valabilitatea aproximaţiilor de câmp slab la infinit este aplicată atât pentru metrica lui Schwarzschild, cât şi pentru metrica propusă de mine, pentru că ambele metrici devin minkovskiene într-o asemenea aproximaţie.

Adi

Buna Abel, multumesc pentru intelegere. Metrica propusa de tine este creata de tine, sau ai preluat din o sursa? Daca e din o sursa, poti mentiona sursa? Poate gasesc si acolo mai multe informatii ...
Pagina personala: http://adrianbuzatu.ro

Abel Cavaşi

E creată de mine în aceeaşi manieră în care a fost creată de Schwarzschild, doar că eu am aproximat viteza de evadare în câmp slab cu viteza relativistă, pe când Schwarschild a aproximat viteza de evadare cu cea newtoniană, eludând pasul relativst minkovskian (de care nu avea cunoştinţă la vremea aceea).