Na chłodno rzecz biorąc

2 lutego 2011

Czarne dziury i inne szmery bajery

Squidoo: Upper mass limit

Ostatnio zdarzyło mi się trochę poczytać o czarnych dziurach i teorii względności. Jak dla mnie miodzio;) Chociaż, gdy czytam m.in. o teorii strun, czuję się jak przedszkolak próbujący zrozumieć całki.

Abstrahując od tego, co można przeczytać na ten temat, nigdy nie podobał mi się pomysł względności czasu czy prędkości relatywistycznych. Tak więc, moje ostatnie rozmyślania były skierowane na cokolwiek co by było w stanie wykluczyć bądź choćby zastąpić te teorie.

Alternatywa

Jednym z ciekawszych efektów związanych ze światłem, jest zakrzywienie jego toru lotu poprzez oddziaływanie pola grawitacyjnego. Oczywiście wszyscy uważamy, że światło jest zajebiste a do tego łatwo dostępne. Tak oto czytając sobie to i tamto, natknąłem się na ciekawą informację, która wcześniej mi umykała. Mianowicie, często w parze z grawitacją podąża prędkość wynikająca z obrotu ciała wokół własnej osi. I o ile nasza planeta czy słońce nie kręcą się specjalnie szybko, to taki pulsar potrafi mieć okres obrotu rzędu jednej setnej sekundy a co dopiero czarna dziura! Można więc się zastanawiać jak prędkość(tu obrotowa) materii mogłaby wpływać na tor lotu światła?!

Podobieństwa w skali makro

Przyglądając się obiektom poruszającym się ze znacznie wolniejszymi prędkościami, obserwujemy opór aerodynamiczny. Co więc się dzieje, jeśli przy prędkości rzędu prędkości światła sama przestrzeń stawia 'opór'? No może opór to złe określenie... To co mi przychodzi do głowy to coś w rodzaju 'zagęszczania' przestrzeni, zupełnie podobnie jak to się dzieje w przypadku powietrza czy cieczy.

Jakie cechy takowe 'zagęszczanie' przestrzeni musiałoby posiadać?:

  • Uprośćmy przykład do sześcianu o wymiarach 1cm x 1cm x 1cm i wyobraźmy sobie, że zawarta w nim jest przestrzeń o rozmiarach 2cm x 2cm x 2cm. Cały pic takiego rozwiązania polega na tym, że z zewnątrz mierząc ten sześcian ma szerokość 1cm. Tak oto definiowalibyśmy przestrzeń o gęstości 2x.
  • Zagęszczenie przestrzeni było by oczywiście skalarem.
  • Należy zauważyć, że w przeciwieństwie do oporu aerodynamicznego, który nie powoduje zwiększenia średniej gęstości, zagęszczanie przestrzeni musiałoby obszarowo zwiększać ilość przestrzeni. Wynika to z faktu, iż w wirującym ciele suma wektorów prędkości wynosiłaby 0 lub inaczej patrząc: cząstka rozrzedzałaby przestrzeń za sobą, którą następna cząstka by zagęszczała, więc żadnego ciekawego efektu by nie było.

Co na to światło?

Kolejne nasuwające się pytanie brzmi: czy światło poruszając się z prędkością światła zagęszcza przestrzeń? A jeśli tak, to jak bardzo?
Prostszą opcją jest powiedzieć, że nie, bo nie ma masy a zakładamy, że tylko coś co ma masę może zagęścić przestrzeń - w efekcie, problem mamy z głowy.
Jeśli jednak światło zagęszcza przestrzeń, to możemy uzyskać bardzo ciekawy efekt. Skoro bowiem promień przebywałby większą odległość niż ta mierzalna, to jaka byłaby faktyczna prędkość światła? Na dobrą sprawę, mogłaby ona wynosić nawet ∞?. Po przemyśleniach stwierdzam, że bez dodatkowych założeń ten przypadek nie ma racji bytu. Wynika to z faktu, iż takie zachowanie powodowało by wzajemne oddziaływanie na siebie fotonów.

Czy to miałoby racje bytu?

Zanim można w ogóle przejść do dalszych rozważań należałoby się zastanowić czy takowa teoria ma ogólny sens. Możliwe jest przecież, że zagęszczenie przestrzeni powodowałoby odchylenie światła na zewnątrz, bądź w ogóle nie wpływałoby na tor jego lotu! O dziwo jednak, wszystko trzyma się przysłowiowej kupy, przynajmniej w granicach mojego pojmowania. Okazuje się bowiem, że takowa teoria w praktyce dawałaby z 'grubsza' taki sam efekt (jak grawitacja).

Zagięcie toru lotu

Przyjrzyjmy się najpierw jak zastąpić fakt oddziaływania grawitacji na światło. Jeśli bowiem nie grawitacja, to czy/jak zagęszczenie przestrzeni wpływa na tor lotu?


 
Uproszony szkic w którym:

A: zwykła przestrzeń
B: przestrzeń zagęszczona dwukrotnie

c: cząstka (kawałek cząstki) poruszająca się dalej od środka zagęszczenia
d: cząstka (kawałek cząstki) poruszająca się bliżej środka zagęszczenia

Na zielono i czerwono zaznaczone są fragmenty, w których obie (części) cząstki poruszają się jednakowo a białe linie łączące te same punkty czasu nie zmieniają kąta nachylenia. Wszystko zmienia się jednak w części zaznaczonej na niebiesko, po czym wyraźnie widać, że światło zostałoby zagięte do gęstszego obszaru.

Jak to ma się do naszych 'małych' czarnych?

Otóż nasuwa się pytanie: skoro grawitacja czarnej dziury nie działałaby na światło, to czemu czarna dziura jest czarna? Otóż, fakt zmiany gęstości powodowałby, iż światło od wewnątrz horyzontu zdarzeń podlegałoby całkowitemu wewnętrznemu odbiciu. Kwestią sporną byłoby tutaj istnienie kąta granicznego...

Inne wątpliwości

  • Czy takowe zagęszczenie byłoby absolutne, czy raczej byłoby dodatkowym wymiarem?
  • Jeśli zagęszczenie byłoby wymiarem, to czy miałoby taki sam wpływ na materię, jak i na energię?
  • Czy z różnicy prędkości w odniesieniu do odległości byłaby różnica w gęstości przestrzeni na takiej samej 'odległości' od środka masy w zależności od odległości od osi obrotu?
  • Jak duże zagęszczenie byłoby potrzebne żeby odpowiednio zagiąć tor światła?
  • Jak łatwo dla kogoś, kto zjadł zęby na teorii względności, jest obalić moje wypociny?

Wiele ciekawych rzeczy jeszcze przed nami

Odchodząc od moich teoretycznych rozmyślań ciekawy jestem jak wyglądałoby połączenie się dwóch czarnych dziur, a raczej jak duży wpływ na końcowy efekt miałby kierunek obrotu jednej względem drugiej ;).

Tyle przed nami do odkrycia

Demotywatory Przeglądając bezkres internetu można się także natknąć na przykłady zagięcia przestrzeni nawet w łazience ;)

1 komentarz:

  1.    Ostatnie badania: Czas ucieka!, wyglądają na zbieżne z pomysłem za zagęszczenie przestrzeni.
       Jeśli bowiem prędkość obrotowa w galaktyce/galaktykach rośnie to powiększanie się (zagęszczanie) bańki przestrzennej powodowało by zwiększanie odległości do 'granicy' wszechświata.

    OdpowiedzUsuń