toestand binnenin zwart gat

[HansH]

Nog een andere opmerking mbt informatie van binnen naar buiten vanuit een zwart gat. stel dat je 2 om elkaar heen draaiende zwarte gaten hebt. Net zoals bij gewone hemellichamen draaien de massa's om elkaar heen. dus moet van buitenaf gezien het massa centrum ook bewegen en zijn effect hebben op de baan van het andere zwarte gat voor de waarnemer op afstand. Maar als er geen informatie uit een zwart gat kan ontsnappen, hoe komt de informatie nodig om de banen te volgen dan van het ene bij het andere zwarte gat? Dat zou dan alleen kunnen als de informatie over de massa zich op of net buiten de waarnemingshorizon bevindt, immers de singulariteit waar de massa geconcentreerd lijkt te zijn kan geen informatie geven over de baan die het andere zwarte gat gaat volgen.

[Bladerunner]

De 'informatie' waar je het over hebt is de informatie van deeltjes/materie die in het gat zijn verdwenen. Een fractie 'boven' de gebeurtenishorizon (en daarbuiten natuurlijk) gelden de natuurwetten nog steeds en daarmee ook zwaartekracht. De radius en massa van een zwart gat zijn direct gerelateerd aan elkaar en dus is die radius c.q. massa voldoende informatie om te bepalen hoe twee gaten om elkaar gaan draaien.
Als nu onze zon een zwart gat kon worden (met de huidige massa) dan weten we op voorhand wat zijn radius zal zijn (namelijk 3 km) en dat is alles wat we nodig hebben om te weten hoe de planeten dan rond de zon zouden gaan draaien.
 
Binnen de gebeurtenishorizon spelen zich ongetwijfeld vreemde processen af waar we alleen maar naar kunnen raden juist omdat er dus geen informatie meer is over de inhoud maar pas in het centrum (de singulariteit zelf dus) wordt het echt gek omdat dat punt een oneindige dichtheid krijgt en de natuurwetten niet meer te gebruiken zijn. De dichtheid net voorbij de gebeurtenishorizon is eindig maar hoeveel precies is dus niet te meten. Feitelijk hebben de superzware zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels juist een onverwacht lage dichtheid in vergelijking met de zwarte gaten die uit een geïmplodeerde kern van een zware ster ontstonden. (De gemiddelde dichtheid van een zwart gat is omgekeerd evenredig met het kwadraat van de massa omdat de radius dus groter is.)

[HansH]

De radius en massa van een zwart gat zijn direct gerelateerd aan elkaar en dus is die radius c.q. massa voldoende informatie om te bepalen hoe twee gaten om elkaar gaan draaien.
 

Dat is natuurlijk een leuke redenatie door radius en massa aan elkaar te koppelen en zo te concluderen dat er voldoende informatie is, maar dat is feitelijk verplaatsen van het probleem volgens mij, immers hoe 'weet' de radius welke massa er in het zwarte gat zit als die informatie niet van binnen naar buiten kan. Enige verklaring is volgens mij dan dat de informatie over de massa op de rand van de waarnemings horizon zit. Maar als nu het zwarte gat in een baan om een ander zwart gat komt dan zou je haast uit symmetrie overwegingen moeten concluderen dat de singulariteit ook moet meebewegen omdat die in het midden (gerekend vanaf de waarneingshorizon) van het zwarte gat zit. dan heb je feitelijk dus toch informatie over wat zich in het zwarte gat afspeelt ?  

[Bladerunner]

De wetten van Newton (en Kepler) zijn toepasbaar op zwarte gaten. Buiten de gebeurtenishorizon gelden de gebruikelijke wetten. Als twee objecten (planeet vs maan of sterren en zwarte gaten) om elkaar heen draaien dan heb je slechts twee gegevens nodig: de afstand tussen de objecten en hun massa. Als twee objecten de zelfde massa hebben draaien ze om een gemeenschappelijk zwaartepunt dat precies in het midden ligt. Naarmate de verschillen in massa groter worden schuift dit zwaartepunt richting de zwaarste van de twee. Dit geldt voor b.v. de zon en de planeten of een dubbelster systeem maar ook voor zwarte gaten. Je hebt ook voor die laatste (ook al weten we niet wat er binnen de gebeurtenis horizon plaatsvind en zit er in het centrum een singulariteit) maar twee gegevens nodig om te weten hoe ze om elkaar heen draaien wat dus de massa is en de afstand tussen de twee zwarte gaten.
 
Dat er dus geen informatie meer te meten is omdat het binnen de gebeurtenis horizon blijft is dus geen obstakel voor ons om hun baan gegevens te berekenen.
 
En hoe 'raar' het ook mag klinken: Als onze zon nu ineens een zwart gat zou worden met de zelfde massa dan zou er niets veranderen in het zonnestelsel voor wat betreft de planeetbanen.

[HansH]

Dat de newton theorie toepasbaar was is geen twijfel over natuurlijk en dat je alleen de massa nodig hebt is ook duidelijk. En het schijnt zo te zijn dat je in de natuurkunde een slechte beurt maakt als je je het waarom van iets afvraagt, Dat heb ik eerder gemerkt met discussies over de ART. Dus laten we deze discussie hier ook maar stoppen want het gaat niet veel opleveren vrees ik. 

[Michel Uphoff]

Met klassieke (Newtoniaanse) opvattingen kom je niet tot het correcte inzicht, want daarin is sprake van een kracht uitgeoefend door een massa op een andere massa. Dan ga je je vanzelfsprekend afvragen hoe snel die kracht zich kan voortplanten, en kom je in de problemen met de absolute snelheid.
 
Als je bedenkt dat zwaartekracht geen kracht is, maar de lokale kromming van de ruimtetijd (ingevolge de art), dan is het denk ik ook duidelijk dat er voor die onderlinge zwaartekracht geen informatie of wat dan ook afkomstig uit de zwarte gaten nodig is, c.q. er niets is dat zich met superluminale snelheden hoeft voort te planten. Zwaartekracht is die kromming.

[HansH]

maar als 2 zwarte gaten om elkaar heendraaien dan verandert de kromming toch, want die is het resultaat van de positie van de beide zwarte gaten tov elkaar? , dus moet die verandering zich dan ook voortplanten met een snelheid. en omdat de massa van buitenaf geconcentreeerd lijkt te zijn in de singulariteit en de singulariteit zich van buitenaf gezien verplaatst als het zwarte gat zich verplaatst blijft de vraag hoe die kromming zich dan verplaatst. Buiten het zwarte gat is zo'n verplaatsing nog wel voor te stellen, maar binnen het zwarte gat moet ook een kromming zijn, immers massa die erin valt zou ook binnen de waarnimingshorizon het effect van de kromming moeten ondervinden, want kan immers niet meer naar buiten met welke aandrijving dan ook, dus hoe snel verplaatst die kromming zich dan binnen de waarnemingshorizon? Je kunt natuurlijk zeggen dat we gewoon net doen alsof alle massa op de waarnemingshorizon zit en we we daarbinnen niets meer kunnen zeggen.

[Michel Uphoff]

dus moet die verandering zich dan ook voortplanten met een snelheid.

 
Klopt, met de lichtsnelheid.
 

Je kunt natuurlijk zeggen dat we gewoon net doen alsof alle massa op de waarnemingshorizon zit en we daarbinnen niets meer kunnen zeggen.

 
Wat er zich achter die waarnemingshorizon afspeelt onttrekt zich aan iedere waarneming. En dat op de horizon zitten lijkt mij een steekhoudende benadering, we hoeven niet te doen alsof. 
 
Een andere manier om er tegen aan te kijken is te bedenken wat er gebeurt wanneer er een klok in een black hole valt. Naarmate de waarnemingshorizon wordt genaderd zal de tijd die wij vanuit onze verre positie op die klok aflezen steeds langzamer verlopen, totdat vlak bij de horizon de klok nagenoeg stil valt. Vanuit ons waarnemersperspectief valt er nooit wat in het black hole, alle massa blijft vanuit ons perspectief (extreem dicht) boven de waarnemingshorizon en doet er oneindig lang over die horizon te bereiken. Zo beschouwd bevindt de massa zich dus niet in het black hole, en kan haar gravitatie-invloed blijven uitoefenen.
 
Niet dat we werkelijk zouden kunnen zien dat een klok nagenoeg op de waarnemingshorizon stil zou staan, het beeld wordt zo zwaar roodverschoven dat het in het lange radiogolvenbereik terecht komt. Of, andere zienswijze, de fotonenstroom droogt vrijwel op en vlak bij de waarnemingshorizon aangekomen zitten er tussen twee opeenvolgende fotonen die van de klok komen miljarden jaren.
Uiteindelijk zou de klok (in realiteit natuurlijk de fundamentele deeltjes waaruit de klok bestond) na heel veel triljarden jaren weer als Hawking straling aan het heelal teruggegeven worden. Als het heelal dan nog bestaat..
 
Bedenk rond dit onderwerp veel onzeker en onbekend is, en dat de bijbehorende theoretische wetenschap nog vol discussie en tegenstellingen is en er noodgedwongen nog veel speculatieve inzichten bestaan.
 
Je mag je bijvoorbeeld (samen met anderen) afvragen of het zwarte gat als er niets de horizon kan passeren zelf eigenlijk wel zo gevormd kan worden, en in twijfel trekken of het in feite wel bestaat. Er zijn wetenschappers die er vanuit gaan dat de enige 'echte' zwarte gaten die kunnen ontstaan de theoretische primordial black holes zijn, kleine tot middelgrote zwarte gaten die zeer kort na de oerknal met triljarden tegelijk zouden zijn ontstaan. Een enorme hoeveelheid materie samengepakt rond een waarnemingshorizon, als gevolg van bijvoorbeeld een instortende ster, zou dan een andersoortig object zijn, maar niet te onderscheiden van zo'n 'echt' theoretisch primordial black hole omdat ze 'extern' exacte dezelfde eigenschappen vertonen.

[HansH]

Het mooie zou zijn als iemand op basis van een redenatie toch iets zou kunnen afleiden wat er binnenin gebeurt. als van buitenaf gezien alles op de waarnemingshorizon terecht komt en vanaf daar dus nog netjes zijn invloed kan uitoefenen op zijn omgeving, terwijl de waarnemer die in het zwarte gat valt gewoon de waarnemingshorizon passeert en niet eens merkt dat hij een onomkeerbare grens passeert (even aanmenemende dat het zwarte gat voldoende groot is om hem niet gelijk te spagettificeren)
 
Dan zou ik toch denken dat daar ergens een aanknopingspunt moet liggen om te begrijpen wat er van binnen gebeurt. Gezien vanuit het perspectief van de waarnemer die in vrije val zit valt er dus massa (zijn eigen massa) naar binnen, terwijl die massa op de een of andere manier nog steeds de kromming van de ruimte op dezelfde manier moet bepalen alsof de massa op de waarnemingshorizon is blijven steken. Maar de waarnemer in vrije val die zich dus op een gegeven moment binnen de waarnemingshorizon bevindt zou daar nog steeds een kromming van de ruimte moeten kunnen waarnemen, omdat hij immers nog steeds versnelt in vrije val.
 
Ik had begrepen dat iemand al heeft kunnen afleiden dat de tijd dan andersom loopt. Dat zou dan mogelijk inhouden dat van buitenaf redenerend de waarnemer naar de singulariteit toevalt, terwijl vanuit het perspectief van de vrij vallende waarnemer binnen de waarnemingshorizon de tijd anders om loopt, dus hij waarneemt dat hij zich vanaf de singulariteit naar de waarnemingshorizon toebeweegt. Dat lijkt dan weer een veel natuurlijker gedrag vergeleken met het idee dat alles steeds sneller naar een singulariteit toevalt. Feitelijk ligt die singulariteit dan in het verleden ipv in de toekomst en  denkt de waarnemer een afstotende kracht te voelen die hem naar de waarnemingshorizon toe duwt.     

[HansH]

zag net nog een filmpje van Leonard Susskind waarin hij zei dat binnen de waarnemingshorizon ruimte zich sneller dan de snelheid van het licht naar binnen beweegt.
De vraag voor mij is dan wat het begrip 'snelheid waarmee de ruimte zich verplaatst' te maken heeft met lichtsnelheid en tijd. 

[Bladerunner]

Ten tijde van de (extreem korte) inflatie periode tijdens de oerknal zette de ruimte zich ook sneller dan het licht uit. (Dit kan de ruimte omdat het geen massa bezit) Dit staat dan los van de snelheid van het licht en/of de tijd. Dus tijdens de inflatie periode waarbij de ruimte zich vele malen sneller dan het licht uitzette 'verliep' de tijd zelf volkomen normaal en als fotonen zich vrij konden bewegen (dat ging op dat moment niet vanwege de ondoorzichtigheid van het 'baby' heelal) dan zouden die fotonen 'gewoon' met de lichtsnelheid bewegen.
 
Aangezien een foton dat eenmaal voorbij de gebeurtenishorizon is ook sneller dan zichzelf zou moeten bewegen om er weer aan te kunnen ontsnappen kan het inderdaad zo zijn dat ruimte in een zwart gat met een snelheid groter dan het licht naar de singulariteit 'vloeit' in dus een precies omgekeerde beweging als tijdens de inflatieperiode van de oerknal. Aangezien ook de oerknal volgens één van de veronderstellingen óók een singulariteit was zijn er dus bepaalde overeenkomsten tussen de twee. Maar men is het er lang niet over eens of dit betekent dat zwarte gaten potentiële oerknallen kunnen worden omdat het zwarte gat niet ver genoeg kan doorgroeien vanwege een te kort aan materie. Het zou in ieder geval een mini oerknal zijn (of het hypothetische witte gat) in een bestaand heelal.

[Michel Uphoff]

"In a sense space is moving inward faster than the speed of light".

 

Natuurlijk kan hij niet in zo'n kort interviewtje alle nooks en crannies bespreken, en bedient hij zich van wat beeldspraak.

Wat er aan de hand is is dat, volgens de theorie, door de gesloten kromming van de ruimtetijd, alle denkbare ruimtelijke paden voor het licht (of wat dan ook) naar binnen wijzen. Dat zou je met wat lenigheid van geest kunnen opvatten als een zo snel instortende ruimte dat het licht er niet tegenin naar buiten kan reizen.

 

Belangrijker vind ik zijn eindopmerking:

 

And I think one can be pretty sure that anybody who thinks that they have the right answer now, is smokin' something bad.

 
We kunnen gissen, speculeren, min of meer half onderbouwde mogelijkheden bedenken op basis van wat we nu weten, maar het antwoord zal op zich laten wachten tot er nieuwe voor dit terrein relevante fysica is ontdekt. En of die er komt en hoe lang dat nog duurt weet niemand.
 
Ondertussen is het natuurlijk best leuk te fantaseren over een omgekeerde tijd, over een ruimtelijke dimensie die 'achter' een waarnemingshorizon tijdachtig wordt en andersom, om te speculeren dat de 'binnenkant' van een zwart gat een heelal in zich herbergt, c.q. dat wij met zijn allen in een reusachtig zwart gat wonen dat we heelal noemen, dat de big bang de andere kant (een wit gat) is van een ineenstorting elders in een andere ruimtetijd, et cetera. 
 
Maar de huidige stand van zaken is eigenlijk heel eenvoudig: Zolang we het moeten doen met de fysica die we nu kennen, kunnen we helemaal niets met zekerheid zeggen over het 'interieur' van een black hole, als dat al bestaat.

[HansH]

 Maar de huidige stand van zaken is eigenlijk heel eenvoudig: Zolang we het moeten doen met de fysica die we nu kennen, kunnen we helemaal niets met zekerheid zeggen over het 'interieur' van een black hole, als dat al bestaat.

Maar nieuwe fysica begint met gedachtes over dingen die we nog niet op een rijtje hebben. Dus iemand moet een brainwave krijgen op basis van de huidige kennis met daaraan toegevoegd iets slims waar we verder mee komen. uiteindelijk zal zoiets toch af te leiden of te beredeneren moeten zijn op basis van wat we nu weten.   

[Bladerunner]

"met daaraan toegevoegd iets slims waar we verder mee komen"
 
Probleem is dan wel dat we dan eerst de 'gebeurtenishorizon' barrière moeten breken willen we iets kunnen verifiëren. Het zelfde had je met de geluidsbarrière. Pas toen die doorbroken was konden we theorieën er over bevestigen en daar op verder borduren. Zo lang we niet voorbij de gebeurtenishorizon kunnen kijken c.q. meten blijft het giswerk.

[Michel Uphoff]

De geluidsbarrière was een technisch probleem en onbekend terrein, maar er was geen enkele natuurwet die verbood dat deze doorbroken kon worden. 
 
De huidige stand van zaken in de theoretische fysica leert ons dat het principieel onmogelijk is iets te weten te komen over wat er zich achter een waarnemingshorizon bevindt.
 
Wat somber geformuleerd; dat fundamentele probleem bestaat al meer dan een eeuw en we zijn nog weinig opgeschoten. Pas als er een enorme doorbraak komt die de huidige fysica zo fundamenteel zou veranderen dat die niet te slechten barrières toch overwinbaar blijken, dan kunnen we hierin verder komen. Als die doorbraak er al komt.
 
Tot die tijd blijft het speculeren, zeker interessant hoor, maar zonder mogelijkheid te verifiëren welke van de vele ideeën meer kan worden dan een speculatieve gedachte.