Jarek Duda

Nie rozumiem dlaczego, ale widzę że dalej jest problem ze zrozumieniem poniższego diagramu zapadnięcia do czarnej dziury (głównie trajektorie po których poruszałoby się światło) - spróbuję go wytłumaczyć. Czas idzie od dołu do góry. W poziomie mamy przekrój przez środek gwiazdy. Na początku była gwiazda, która prawie nie zaburzała trajektorii światła (Lines of constant Schwarzschild Coordinate) - mają one tam stały kąt, odpowiadający prędkości światła (wszystko względem zewnętrznego obserwatora). Potem (wyżej) gwiazda zaczyna się zapadać (aż do punktu) - jej masa zaczyna zaburzać trajektorie światła w pobliżu. W końcu zaczyna się kreować horyzont zdarzeń. Foton który chciałby uciec startując z horyzontu, pozostanie na nim. Startując znad horyzontu, powoli wystartuje zwalniany przez grawitację (krzywe z asymptotyką w horyzoncie), ale potem przyspieszy aż do prędkości światła (względem zewnętrznego obserwatora). Wszystko startujące spod horyzontu, w skończonym czasie (względem obserwatora) osiągnie centralną osobliwość - punkt o nieskończonej krzywiźnie i nieskończonej gęstości materii. Wszystko jest wyraźnie na tym obrazku: Jeśli wierzycie w nieciągłą ewolucję horyzontu, proszę naszkicujcie analogiczny diagram z trajektoriami po których poruszałoby się światło. Rozumiem że zgadzasz się że kreacja horyzontu zdarzeń zaczęła się od punktu jak na powyższym diagramie (choć może w początkowej fazie rzeczywiście trudno było to nazwać ... pełnoprawnym horyzontem zdarzeń). Pytanie jest: jaką gęstość musiała osiągną materia żeby dostać ten początkowy punkt? Czy jest ona skończona? Dla horyzontu R jest proporcjonalne do M. Z drugiej strony M jest proporcjonalne do rho * R^3, czyli gęstość rho musiałaby osiągnąć nieskończoność. Czy mniejsza niż nieskończona gęstość wystarczy do utworzenia tego co nazywasz "wirtualnym horyzontem zdarzeń"? Jeśli konieczne było wcześniej uzyskanie nieskończonej gęstości materii, czyli przekroczenie wszystkich skończonych granic parametrów - materia musiałaby być niezniszczalna żeby przerwać to ściskanie (liczba barionowa jest zachowana, niemożliwa jest ewaporacja BH, niemożliwa jest bariogeneza - wszechświat musiał się zacząć z obecną liczbą barionową). Odnośnie "mechaniki kwantowej jako absolutnie fundamentalnej teorii", to niestety nie dotyczy mechaniki kwantowej do której mamy dostęp (mocno ograniczeni zasobami): uwzględniającej niewielki układ (np. atom wodoru) ... zwykle zupełnie pomijająca otoczenie. Przez co nasza praktyczna mechanika kwantowa (PQM) potrzebuje nieunitarnej ewolucji, jak kolaps funkcji falowej. Rozszerzając nasz układ, ta nieunitarna ewolucja powinna się okazać zrzutowaną unitarną. W końcu rozszerzając mechanikę kwantową do całego Wszechświata, już nie ma otoczenia, więc powinna być czysto unitarna ewolucja - i rzeczywiście tutaj możemy mówić o fundamentalnej mechanice kwantowej (FQM). Jednak dostępna nam PQM ma głęboko wbudowane uwzględnienie statystycznie zmieniającego się otoczenia w postaci kolapsu funkcji falowej - jest częściowo unitarną, częściowo termodynamiczną teorią - czyli efektywną. Skoro nie możemy operować bezpośrednio na tej fundamentalnej mechanice kwantowej całego Wszechświata, warto szukać innych równoważnych opisów, które czasem mogą być wygodniejsze - np. na wahadła sprzężone możemy patrzyć się klasycznie, lub przez mody własne - takie pierwowzory funkcji falowej. Przechodząc do regularnej struktury kryształu, możemy na nią patrzeć się z perspektywy klasycznych wychyleń, lub tych modów - fononów opisywanych analogicznym językiem do mechaniki kwantowej. Dalej bierzemy granicę infinitezymalną stałej sieci, dostając klasyczną teorię pola ... i jej kwantowy opis (QFT). Makroskopowo dużo wygodniej operować nam na mechanice klasycznej, mikroskopowo na kwantowej - i bardzo trudno określić granicę między tymi dwoma światami ... a może po prostu to jest jeden świat, tylko z perspektywy dwóch różnych acz równoważnych opisów ...

Przez chwilę myślałem że mogę liczyć na dyskusję na poziomie, ale rozumiem że nie złapałem sarkazmu. Szkoda mi czasu na coś takiego. Pozdrawiam

Astroboy, Co do nieciągłości kolapsu funkcji falowej, np. podczas fotoemisji ... okazuje się że można już zmierzyć ten czas i wychodzi np. ok 20 as: http://www.sciencemag.org/content/328/5986/1658 Czyli znowu - mechanika kwantowa jest pewnym idealistyczny opisem naszej wiedzy, ale niekoniecznie już teorią fundamentalną - tam jak najbardziej dalej może być jakaś ukryta ewolucja np. za kolapsem funkcji falowej. Co do zachowania liczb kwantowych, prawo Gaussa mówi że całe pole elektryczne pilnuje żeby ładunek wewnątrz powierzchni był niezmieniony i coś podobnego mamy dla spinu. Natomiast nie ma nic analogicznego dla pozostałych liczb, jak barionowa - sugeruje to że ta liczba (struktura barionu) jest pilnowana tylko przez barierę energetyczną trzymającą barion w kupie - zniszczenie tej struktury jest kwestią dostarczenia odpowiednio wielkiej energii, np. podczas kolapsu gwiazdy neutronowej ... szczególnie że przykładem łamania prawa zachowania tej liczby jest ewaporacja czarnych dziur. Co do dyskretyzacji czasoprzestrzeni - oznaczałoby to że jest pewna dyskretna np. sieć pozycji ... regularne sieci wyróżniają pewne kierunki, czyli oznaczałoby to anizotropię czasoprzestrzeni. Może tak jest, ale nie słyszałem o żadnym sensownym argumencie za dyskretną czasoprzestrzenią (?) - jak na dziś chyba najbezpieczniej założyć że jest ciągła. Rozumiem że znasz jakiś argument za dyskretnością czasu - mógłbyś go przybliżyć? Co do osobliwości początkowego punktu Wielkiego Wybuchu - ma on tylko przyszłość, nie ma przeszłość - czyli łamałby większość znanych praw fizyki, jak zachowanie symetrii CPT czy zachowanie energii. Wszystkie te problemy znikają gdy założymy Big Bounce - że wcześniej był kolapsujący wszechświat i początek naszego to jest punkt odbicia. Proszę wytłumacz mi dlaczego lepiej rozważać kontrowersyjny scenariusz Big Bang? (też @thikim:)Co do zamieszczonego powyżej diagramu, wydaje się dość intuicyjny: czas płynie od dołu do góry, "dziób" na dole pokazuje zapadanie się gwiazdy, krzywe stykają się z horyzontem zdarzeń ... opis możesz znaleźć w zlinkowanym artykule. Jak Ci się nie podoba to narysuj po swojemu - z nieciągłą ewolucją horyzontu ...

Dlaczego fizyka nie lubi nieciągłości? Ponieważ w gęstości energii masz wyrazy z pochodną, która rośnie do nieskończoności przy nieciągłościach. Jest to powiązana ale jednak osobna kwestia od pytania o dyskretność czaso-przestrzeni. Co do stałej Planka, ogranicza ona zdolności pomiarowe, ale nie słyszałem żeby można było stwierdzić że nie ma wewnętrznej dynamiki poniżej tej skali? Nie pamiętam szczegółów, ale był jakiś eksperyment który chciał sprawdzić dyskretyzację przestrzeni przez zmianę prędkości czy absorpcję wysokich częstotliwości, ale ponoć nic nie wyszło (?). Jednak przede wszystkim, dyskretność czaso-przestrzeni stoi w sprzeczności z niezmienniczością Lorentzowską jako że taki hipotetyczny kryształ czasoprzestrzenny wyróżniałby pewne kierunki w przestrzeni. Co do Wielkiego Wybuchu, przede wszystkim początkowy punkt łamie podstawową zasadę fizyki: zachowanie symetrii CPT. Jak chcemy być zgodni, mamy Big Bounce zamiast - że wcześniej był zapadający się wszechświat. Ale nawet zakładając kolejną osobliwość: Wielki Wybuch, dalej nie widzę argumentu za dyskretnością czasu? Wracając do czarnych dziur, w takim razie proszę spróbuj naszkicować diagram jak powyżej dla nieciągłej ewolucji horyzontu ...

Darek, owszem zgodnie z artykułem o którym dyskutujemy, w centrum gwiazdy neutronowej powstaje mikroskopijna czarna dziura, która wyparowuje dokonując prawie pełnej konwersji materia->energia. Ta energia lokalnie zwiększa ciśnienie, zapobiegając kolapsowi. Może ona w różne sposoby wydostać się na powierzchnię, generalnie zwiększając temperaturę całej gwiazdy. Pewnie możliwe są też mechanizmy jak podczas wybuchu supernowej, gdzie promieniowanie z centrum może bezpośrednio uciec - rozrywając całą gwiazdę lub powodując chwilowe "nadęcie". Owszem pozostaje wiele pytań, np. czy jest to proces impulsowy czy ciągły. Jako że czas ewaporacji czarnej dziury maleje jak masa^3, powinniśmy oczekiwać tutaj absolutnie najmniejszych możliwych - dochodząc do pojedynczego barionu, taki proces nazywa się np. rozpadem protonu i jest wymagany np. dla hipotetycznej bariogenezy czy dla wielu modeli supersymetrycznych. Dalej pozostają oba scenariusze: - przy wolnym zbieraniu masy mogłoby dojść do powolnego procesu "spalania barionów" w centrum gwiazdy neutronowej - taki kolejny etap ewolucji gwiazdowej, może np. napędzający magnatary ( http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetar ), - natomiast od cięższych oczekiwałbym zachowania impulsowego: kompresja powoduje spory wybuch w centrum, następuje rozszerzenie (o ile nie wybuch), a z czasem może kolejna kompresja i impuls. Jako efekt takich impulsów powinny powstać wysoko energetyczne cząstki, częściowo przebijające się przez warstwy gwiazdy, które moglibyśmy obserwować jako gamma ray bursts - dla których obecnie "The means by which gamma-ray bursts convert energy into radiation remains poorly understood, and as of 2010 there was still no generally accepted model for how this process occurs." ( http://en.wikipedia.org/wiki/Gamma-ray_burst#Emission_mechanisms ) ps. Tak do wiadomości, zdecydowanie od rozumowań nie wprost preferuję te konstruktywne.

Hmm ciekawe - w takim razie z jakiej pozycji niemożliwa staje się ucieczka dla masywnych obiektów? Tu jest jakiś artykuł o ewolucji czarnych dziur: http://mathpages.com/rr/s7-02/7-02.htm Wyraźnie mówi że startuje od punktu: Skoro uważacie że jest inaczej - że horyzont zdarzeń może ewoluować w sposób nieciągły, co brzmi mocno kontrowersyjnie, to czekam na jakieś źródła ... Chociaż spróbujcie naszkicować diagram jak powyżej żeby zrozumieć problemy z zakładaniem nieciągłości ...

Ale startując z mniejszego r, zanim dotrzesz na powierzchnię utracisz część prędkości. Prędkość ucieczki to taka z której energia kinetyczna przezwycięży barierę potencjału - ta bariera rośnie gdy zmniejszasz r. Światło jest czymś bardziej subtelnym - bezpieczniej dyskutować o czymś masywnym, co też teoretycznie może uciec znad horyzontu ... i czym głębiej startujesz tym trudniej uciec.

Ale jak v (r , t) zachowywałby się wgłąb? Nie zgadzasz się że jeśli r1 < r2, to v(r1,t) > v(r2,t) ? ... co oznacza że zanim horyzont (v=c) dotarł na powierzchnię, wcześniej musiał zacząć rosnąć od środka.

Nawet Twoi Chińczycy potrzebowaliby czasu żeby zebrać odpowiednią ilość materii - na przykład dolewając aż przekroczą graniczną masę. Pytanie jak zachowywałby się profil prędkości ucieczki podczas takiego dolewania - do jakiej prędkości musiałbyś rozpędzić np. wiadro żeby mogło uciec z różnych pozycji? No i znowu - czym głębiej, tym większa bariera potencjału - tym trudniej nadać mu prędkość ucieczki.

Będąc nad horyzontem, dana masywna cząstka teoretycznie mogłaby być tak rozpędzona żeby uciec ... co staje się coraz trudniejsze jeśli zmniejszasz początkową odległość od centrum (rośnie bariera potencjału). ps. "wydrążona dziura" to eksperyment myślowy (jak tu: http://www.astro.umd.edu/~miller/Images/NStarInt.jpeg ) żeby wyobrazić sobie pokonywanie grawitacji ze środka gwiazdy.

Owszem przyciąganie na powierzchni jest większe, ale mówimy o scałkowaniu przyciągania po całej drodze - żeby wydostać się z centrum, musisz najpierw dostać się na powierzchnię - musisz pokonać większy potencjał, czyli musiałbyś mieć większą prędkość początkową żeby uciec.

Właśnie pytanie o przekrój tej prędkości ucieczki v - o funkcję v ( r , t ). Horyzont to powierzchnia v ( r , t ) = c. Podróżując z centrum gwiazdy musiałbyś pokonać większy potencjał grawitacyjny niż podróżując z jej powierzchni, czyli v rośnie z malejącym r, czyli horyzont powinien się rozszerzać. Odnośnie delty Diraca, to jest matematyczna idealizacja w celu ułatwienia obliczeń. Jak punktowy ładunek - całkując gęstość energii pola elektrycznego, okazałoby się że konieczna jest nieskończona energia ... podczas gdy wiemy że 511keV wystarczy. Owszem też nie wiem co działoby się z nieskończenie ściskaną materią, jednak możliwość ewaporacji czarnych dziur oznacza że bariony mogą być niszczone, co zaprzecza możliwości powstania czarnej dziury.

Astroboy, czyli twierdzisz że horyzont może ewoluować w sposób nieciągły? Wyobrażając sobie wydrążoną/przeźroczystą dziurę do centrum zapadającej się gwiazdy neutronowej, co byśmy widzieli? Czy granica widzialności przesuwałaby się płynnie (z płynnie rosnącym redshiftem), czy może jak mówisz: widzimy wszystko - pstryk - nie widzimy nic (horyzont nagle pojawił się nad powierzchnią)? Co do braku przejścia fazowego, w takim razie co się dzieje z tą materią budującą gwiazdę? Gwiazda neutronowa to coś jakby jedno wielkie jądro atomowe, potem możemy hipotetyzować jakieś np. gwiazdy kwarkowe, czyli coś jakby jeden wielki barion ... ale w kolapsie do BH niby ściskasz dalej tą materię w nieskończoność. Możliwość ewaporacji BH oznacza że można "spalić bariony" - że przy pewnych warunkach możliwe jest zniszczenie ich struktury, uwalniając ukrytą energię (prawie pełna konwersja materia -> energia). Jeśli to jest możliwe, są pewne graniczne warunki na zniszczenie struktury barionów (wysokość bariery energetycznej trzymającej je w kupie) - jako że przy starcie formowania BH wszystkie graniczne warunki musiałyby być przekroczone, więc wcześniej bariony powinny być zniszczone - zapobiegając kolapsowi. thikim, horyzont zdarzeń to obszar o granicznym kącie na tym obrazku (narysowane koło) - uniemożliwiającym ucieczkę światła: http://www.americaspace.com/wp-content/uploads/2013/12/Blackhole_spacetime_curvature.jpg Proszę wytłumacz jak ten obszar mógłby ewoluować w nie ciągły sposób?

Astroboy, ja tylko cytowałem tytuł z Nature, ale masz rację że problem Hawkinga odnośnie obecnego wyobrażenia dużych koncentracji materii jest bardziej subtelny niż z dyskutowanego teraz artykułu. Tutaj problem jest taki że czas ewaporacji szybko maleje dla małych czarnych dziur (proporcjonalnie do masa^3 : http://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation ), a żeby utworzyć dużą musisz zacząć od punktowej w środku - która jednak powinna natychmiast wyparować, produkując dużą ilość energii (mc^2) i zapobiegając kolapsowi - zapobiegając utworzeniu się czarnej dziury. Jak odniesiesz się do tego argumentu?

peceed, w takim razie miło że się po tych kilku latach odezwałeś, szkoda tylko że jakieś niezwiązane ogólniki zamiast tego co się liczy w dyskusji: konkretne merytoryczne argumenty/kontrargumenty na dany temat. O przepraszam, jeszcze zamieściłeś obrazę jakiejś pani profesor, która rozumiem że nie sięga Ci pięt. Skoro Hawking też zaczął twierdzić że "there are no black holes" ( http://www.nature.com/news/stephen-hawking-there-are-no-black-holes-1.14583 ), rozumiem że też go klasyfikujesz jako jeden z "trzeciorzędnych fizyków z początkami demencji starczej"...

Zapominasz że fizyka nienawidzi nieciągłości (mają olbrzymią energię) - horyzont zdarzeń nie mógł się ot tak pojawić w niezerowej odległości, tylko musiał ewoluować w sposób ciągły - czyli od punktu ... który powinien natychmiast wyparować. Innymi słowy, wyobraź sobie że w zapadającej się gwieździe neutronowej jest wydrążony tunel pozwalający Ci widzieć jej centrum i płytsze warstwy. Fotony dobiegające z centrum mają najwięcej grawitacji do pokonania, czyli to one pierwsze znikną pod horyzontem zdarzeń.

Dokładnie o tym mówię tylko z innej strony (wspominając swoją starą dyskusję na racjonaliście) - wyparowanie mikroskopowej czarnej dziury w wyniku promieniowania Hawkinga, czyli zamiana materii która ją tworzyła w bezmasowe promieniowanie (pełna konwersja materia -> energia!), to innymi słowy "spalanie barionów" w centrum gwiazdy neutronowej - wyzwalające olbrzymią ilość energii, co zapobiega kolapsowi, i ostatecznie ta energia jest wyzwalana z powierzchni w postaci potężnych gamma ray bursts. Jeśli miałaby się uformować osobliwość, musi zacząć od środka - czyli od mikroskopowej czarnej dziury o nieskończonej gęstości w centrum gwiazdy neutronowej: ... która tak naprawdę zamiast zakładanego rozszerzania powinna natychmiast wyparować - konwertując materię w energię ("spalając bariony" w centrum gwiazdy neutronowej).

rahl, opisujesz horyzont zdarzeń, podczas gdy ja mówię o samym środku - gdzie czasoprzestrzeń staje się "ostra", czyli przestaje być rozmaitością (lokalnie dyfeomorficzna z R^4) - wychodzimy poza stosowalność OTW. Jest to dosłownie punkt w który zapadła się cała materia gwiazdy neutronowej (pod horyzontem wszystko łącznie z materią musi się poruszać w stronę centrum): Co do "rozbijania" barionów, czyli niezachowania liczby barionowej, mam na myśli np. proton decay ( http://en.wikipedia.org/wiki/Proton_decay ), czyli prawie całkowitą konwersję materia -> energia (mc^2). Konieczny np.: - dla hipotetycznego promieniowania Hawkinga które ponoć potrafi zamienić dużą ilość barionów w bezmasowe promieniowanie (początkowo duża liczba barionowa, zero po całkowitym wyparowaniu), - dla bariogenezy, czyli spowodowania że mamy więcej materii (barionów) niż antymaterii (antybarionów) we wszechświecie.

rahl, to się nazywa dowód nie wprost. Założenie czarnych dziur wymaga osobliwości o nieskończonej gęstości, co wymaga żeby materia była w stanie przetrwać taki stan, czyli że bariony są niezniszczalne. Z drugiej strony postulują konieczność promieniowania Hawkinga które jest w stanie niszczyć bariony - czyli koncept czarnej dziury jest wewnętrznie sprzeczny.

Czarna dziura to modny koncept który dobrze się sprzedaje, kariera wielu ludzi jest na nim oparta więc będą go bronić ... ale zdrowy rozsądek podpowiada że to jednak trochę zupełnie bez sensu. Zresztą sam Stephen Hawking niedawno przyznał że "There are no black holes": http://www.nature.com/news/stephen-hawking-there-are-no-black-holes-1.14583 Odnośnie "obserwacji czarnych dziur", ponoć najpewniejszy jest Sagittarius A* ( http://en.wikipedia.org/wiki/Sagittarius_A*#Central_black_hole ) - ponieważ możemy dla niego oszacować gęstość na przynajmniej olbrzymie ... 0.0066 kg/m^3. Moje wytłumaczenie jest proste ( http://www.racjonalista.pl/forum.php/s,457242 ) - ten koncept wymaga istotnej osobliwości w samym środku - że materię można nieskończenie skompresować - czyli po gwieździe neutronowej o gęstości materii jądrowej, można dalej tą materię ściskać w nieskończoność (nie da się zniszczyć barionów). Ale np. wspomniane promieniowanie Hawking oznacza że możemy zebrać dużo barionów i poczekać aż utworzona czarna dziura wyparuje - transformując te bariony w bezmasowe promieniowanie Hawking, czyli niszcząc je. Inny przykład zmiany liczby barionowe to bariogeneza, podczas której niby powstało więcej barionów niż anty-barionów na początku naszego wszechświata. Jeśli liczba barionowa może się zmieniać, jak w wspomnianym artykule, powstanie czarnej dziury nie ma sensu - przed utworzeniem osobliwości o nieskończonej gęstości, bariony zaczną być niszczone (zamieniane w energię np. w rozpadzie protonu). Czyli zamiast zapadnięcia do czarnej dziury, gwiazda neutronowa powinna zacząć kolejny etap ewolucji: zacząć spalać bariony w swoim centrum, uwalniając olbrzymie ilości energii (~mc^2) - np. w postaci niezrozumianych (w dzisiejszych czasach czarnych dziur) gamma ray bursts: http://en.wikipedia.org/wiki/Gamma-ray_burst Odnośnie wielkiego wybuchu, fundamentalna fizyka (QFT) jest oparta na symetrii CPT, która byłaby dość łamana w początkowym punkcie wielkiego wybuchu. Jeśli nie chcemy łamać tej symetrii, wcześniej musiała być jakaś symetryczna ewolucja, czyli mamy Big Bounce ( http://en.wikipedia.org/wiki/Big_Bounce ) - wcześniejszy wszechświat się zapadł grawitacyjnie i odbił, resetując wszystko i zaczynając nasz wszechświat.

Co do spiralnego obważanka to polecam odwzorowanie Hopfa

Inne obiecujące podejścia do gorącej fuzji: http://en.wikipedia.org/wiki/Polywell i http://en.wikipedia.org/wiki/Dense_plasma_focus

Link do pracy: http://engineering.jhu.edu/fsag/wp-content/uploads/sites/23/2013/10/JCP_revised_WebPost.pdf Ciekawe, twierdzą ponad 100 krotne przyśpieszenie ... Dobra nauczka żeby automatycznie nie uznawać nawet podstawowych domyślnie używanych algorytmów jako już tych najlepszych. Np. postawą kompresji danych jest koder entropii: szybkie ale dające gorszą kompresję kodowanie Huffmana, albo dobre ale strasznie wolne kodowanie arytmetyczne ... a tu kilka miesięcy temu pojawiły się dobre i nawet szybsze od Huffmana kodery oparte na nowym podejściu (np. FSE, rANS), dając to co kodowanie arytmetyczne tylko np. 8x szybciej: http://encode.ru/threads/1920-In-memory-open-source-benchmark-of-entropy-coders

Rzeczywiście w rankingu najbardziej zanieczyszczonych miast na prowadzenie wysuwają się Indie: http://edition.cnn.com/2014/05/08/world/asia/india-pollution-who/

Jakby kogoś interesował ten temat, to okazuje się że są już podobne inicjatywy i ogólnie tu rozwija się dyskusja: https://bitcointalk.org/index.php?topic=606402.0