地衣
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黑洞怎么长大的
想来是很多人的疑惑，在物体接近黑洞视界的过程中，由于时间膨胀，在我们黑洞远距离观察者看来，物体掉进黑洞需要无限长时间，那么黑洞是怎么吸收物质的呢，是怎么长大的？
君愁我亦愁
| 发表时间：2006-02-14, 08:25:08 |
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萍踪浪迹
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Re: 黑洞怎么长大的
在我们黑洞远距离观察者看来，物体掉进黑洞需要无限长时间，那么黑洞是怎么吸收物质的呢，是怎么长大的？
================================================
我们在无穷远处看起来是时间无限延缓
但是在黑洞视界处的本地时间仍然照常流逝，物体仍然下落被吸收
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| 发表时间：2006-02-16, 07:00:26 |
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地衣
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Re: 黑洞怎么长大的
在黑洞视界外的观察者看来，黑洞是否长大呢？谢谢踪苹的回答，你说了一个事实，却与我的疑惑无关，sage去哪了？莫非黑洞的视界只静止于它原始的视界？
君愁我亦愁
| 发表时间：2006-02-16, 08:13:09 |
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萍踪浪迹
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Re: 黑洞怎么长大的
考虑球对称精制不带电黑洞，视界面就是Schwarzschild半径处，直接和质量相关
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| 发表时间：2006-02-16, 23:27:16 |
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萍踪浪迹
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Re: 黑洞怎么长大的
考虑球对称精制不带电黑洞
====================
是静止，打错了。
只要物体落入黑洞，它的事件视界面积就会增加，这被称为黑洞面积不减定理，这是在不考虑黑洞的Hawking辐射或者辐射损失小于吸收质量时成立的。
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| 发表时间：2006-02-18, 04:14:30 |
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sage
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Re: 黑洞怎么长大的
黑洞的视界只静止于它原始的视界？
how do you observationally define the event horizon?
| 发表时间：2006-02-18, 13:28:59 |
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地衣
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Re: 黑洞怎么长大的
how do you observationally define the event horizon?
就是踪苹兄说的史瓦西半径（注，我们站在这个半径外）。在黑洞形成后，它的半径是否还可能增大呢？我想的是，如果这个半径是个不变量，就找不到黑洞热力学的意义了。有量子蒸发，有没有超越时间界限的量子吸收呢？我来这里来的少，看了sage的几个回复，真是个牛人呢。可不可以把email告诉我？身边有牛人是件幸福的事。
君愁我亦愁
| 发表时间：2006-02-18, 21:30:59 |
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地衣
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Re: 黑洞怎么长大的
是萍踪浪迹兄，不是踪苹，表示我的歉意！
君愁我亦愁
| 发表时间：2006-02-18, 21:32:58 |
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sage
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Re: 黑洞怎么长大的
就是踪苹兄说的史瓦西半径（注，我们站在这个半径外）
sure. since you want understand everything from an outside asymptotic observer, you have to define how do you measure that radius as well.
| 发表时间：2006-02-19, 12:12:04 |
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地衣
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Re: 黑洞怎么长大的
sure. since you want understand everything from an outside asymptotic observer, you have to define how do you measure that radius as well.
-------------
这个问题想下去很费力。引力场中时空坐标意义比较晦涩，它强调的是整体时空坐标之间的关系，单个点的时空没有意义。
这个问题假设是一大串东西往里掉，即如果它和黑洞合并可以显著的增加黑洞的所谓史瓦西半径。从掉落物质本身来看，它掉进黑洞是无疑的，对于它来说不存在一个特殊的半径，视界处不是本性奇点。对外界观察者来说，有两个互悖的结果：一，掉落物质可以无限接近初始的视界半径，而对远处观察者而言，在它接近到原始视界足够近的地方，以黑洞和掉落的物质总和而言，它的史瓦西半径已经覆盖了该掉落的物质；二，但是从方程的时间项来看，这个视界又是不能逾越的界限。由于场方程的足够复杂，又无法解剖方程的解使之清楚。倾向于的结论是，黑洞是可以长大的。原因是黑洞的形成过程即黑洞长大过程。
现在来试试怎么测量该半径，最可以想到的是从某一个距离处发射光线，通过偏转的角度计算半径。但是从测量这个角度讲，物质是否掉进黑洞又对光线的偏转没有区别。在牛顿近似下，本身球队称的引力就相当于集中于几何中心。半径也没甚意义。所以掉落的物质实质它爱去哪里就去哪里，它觉得好就掉进去，它喜欢在视界处玩多久就让他玩多久。
说道这里，我想起那个索末尔会议玻尔反对爱因斯坦的光盒子，用的广义相对论反驳，这里要问，如果实验检测广义相对论不成立，那么莫非量子论就不成立了？量子论的自洽应该是内在的。玻尔的得意是饮鸩止渴。想到这里又想到一点，从物理统计的角度说，经典统计，即使在理论上也是不自洽的，这里要问，难道经典统计的假设基础也是错的？而不是实验判定的？如果说经典统计的基础本身不自洽，那么这其中又是暗暗引进了什么物理观念冲突了经典假设的基础呢？我想不论是谁直接对经典统计的假设基础来说是推导不出不自洽的。
另外我看Nother定理是一条数学定理，只是为了理论发展的方便，本身不包含物理内容，是不是这样的？
君愁我亦愁
| 发表时间：2006-02-20, 02:38:29 |
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地衣
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Re: 黑洞怎么长大的
可以重新这么表述，from an outside asymptotic observer，两个半径为r_0的黑洞以同样大小的速度相对运动，是否有可能在有限长的时间里合并形成一个半径为R的大黑洞。如果没有，那么当它们靠近的时候是个什么渐进的情形，如果有，那么一个黑洞是如何越过另一个黑洞的视界的？
君愁我亦愁
| 发表时间：2006-02-20, 04:28:47 |
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地衣
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Re: 黑洞怎么长大的
再问一下萍踪或者sage，在史瓦西半径里，这个半径是怎么定义的？有什么样的测量意义呢？sage善于问人争论点的定义，四两拔千斤，确实，许多问题不是问题之争，是名词理解之争。那么这个回旋镖也弄给你玩玩。
君愁我亦愁
| 发表时间：2006-02-20, 04:36:55 |
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萍踪浪迹
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Re: 黑洞怎么长大的
两个半径为r_0的黑洞以同样大小的速度相对运动，是否有可能在有限长的时间里合并形成一个半径为R的大黑洞。====================================================
只要质量不为零，半径就不为令，一个星体爆炸后剩余质量要超过太阳质量的3-4倍才可以形成黑洞，而太阳如果压成黑洞，其视界半径就达到2700米，即使考虑大爆炸产生的微型黑洞，起半径也不可能为零。
两个黑洞离到足够近，就因为引力的原因趋向合并，且面积大于原先两黑洞面积的和。
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痴心未悟拈花笑 梦魂飞度同心桥
| 发表时间：2006-02-20, 09:35:17 |
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萍踪浪迹
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Re: 黑洞怎么长大的
再问一下萍踪或者sage，在史瓦西半径里，这个半径是怎么定义的？有什么样的测量意义呢？
那么这个回旋镖也弄给你玩玩。
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Schwarzschild半径表达式是r=GM/c^2，并没有什么特别定义限制
至于测量意义，在这个地方出现无限红移，但是只是坐标奇点而非时空奇点
这个问题还真够不上什么回旋镖的等级，尤其是对于sage而言，太小case了。
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痴心未悟拈花笑 梦魂飞度同心桥
| 发表时间：2006-02-23, 07:20:36 |
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萍踪浪迹
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Re: 黑洞怎么长大的
是r=2GM/c^2，上面不小心丢了一个2，幸好及时想起。
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痴心未悟拈花笑 梦魂飞度同心桥
| 发表时间：2006-02-23, 07:34:45 |
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地衣
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Re: 黑洞怎么长大的
萍踪,谢谢你的回帖，让我逐渐弄清楚了问题的症结。
不过我说的回旋，是表示一个状态，不是强度量啊，所以case不是小不小的问题，是case是什么样的问题。讨论问题的双方都需要表明自己的观点，不能光破不立。我对半径的定义真的很糊涂，首先，在我看来坐标的单位是没意义的，引力场中关键的是联络和曲率，那么这个r值绝对的大小又是怎么定义的呢，它具有什么观测效应呢？如果没有，那它可是打破了很多人的饭碗。
这里另外讲到一点，sage回答问题之前愿意先象苏格拉底一样问几个问题，了解对方的意思，顺带也提醒对方怎么思考。sage散发着一股哥本哈根的气息，测量，测量，你给我测量。无法测量，就无法讨论，很实证主义的观点。但是到了黑洞里有了问题，既然我们的测量不能超越视界，那么黑洞的质量是集中在一个点，还是均匀分布在一个鸡蛋大小的体积里，这无法用测量来回答啊。如果一个人坚持黑洞里质量的分布是一个鸡蛋的形状，史瓦西着急也没办法，即使他想敲打这个人的脑袋。不同意吗，你去测一测啊。最后说回来，实证是最唯物的也是最唯心的，测量归根结底都是间接的测量，最后回馈到我们意识里的都是一堆符号，我们的问题是怎么组织这些符号。即使实际上不可测量的东西，我们讨论不能证明这个理论，但可以使它纯粹化。
君愁我亦愁
| 发表时间：2006-02-23, 21:21:14 |
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萍踪浪迹
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Re: 黑洞怎么长大的
：：那么黑洞的质量是集中在一个点，还是均匀分布在一个鸡蛋大小的体积里，这无法用测量来回答啊。
=================================================
实际上，至今连黑洞是否存在都只能用间接观测和理论推断来研究，但是理论上显然黑洞是时空奇点，这个是必须承认的。
sage不是实证主义者，而是想厘清问题所在。
：：首先，在我看来坐标的单位是没意义的，引力场中关键的是联络和曲率
=================================================
你对广义相对论有些误解，坐标确实是无意义的，尤其是manifld上的坐标，只是工具而已。但是度量是有意义的。度量张量（metric tensor）是不变量，与时空坐标无关。
在引力场中，联络甚至都可以局部消为0（法坐标系下就是这样，常用的Fermi坐标就是这个情况），但是曲率却无法消除。联络不是张量，Riemann截面曲率和Ricci曲率是张量。标量曲率是标量。
从规范场观点看，联络的意义也很大，但是度量的意义是根本性的，不要和坐标的意义相混淆
漫漫长夜不知晓 日落云寒苦终宵
痴心未悟拈花笑 梦魂飞度同心桥
| 发表时间：2006-02-24, 11:43:46 |
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sage
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Re: 黑洞怎么长大的
well. I thought you original argument is:
since for an observer outside, he never see anything pass horizon, how could he understand horizon grow?
my question is: how do you know that he do not know horizon grows? to answer this question, he has to have a way to measure the horizon size first.
there is nothing philosophical about this.
| 发表时间：2006-02-25, 23:33:14 |
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萍踪浪迹
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Re: 黑洞怎么长大的
he never see anything pass horizon, how could he understand horizon grow?
how do you know that he do not know horizon grows?
===============================================
呵呵
想起《庄子》了：
惠子曰：“子非鱼，安知鱼之乐？”
庄子曰：“子非我，安知我不知 鱼之乐？”
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痴心未悟拈花笑 梦魂飞度同心桥
| 发表时间：2006-02-26, 08:37:10 |
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小追
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Re: 黑洞怎么长大的
够绕的。
如果对外部的观察者来说，看到的总是物体到了黑洞就表面就无限红移，好象凝聚在那里，永远也掉不进去。那么对他来说，不会有任何东西掉进黑洞，那么黑洞的表面积又怎么会因此增长呢？
偶也糊涂了。
巧者劳而智者忧,无能者无所求,饱食而遨游,汎若不系之舟。
| 发表时间：2006-02-26, 09:01:32 |
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卢昌海
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Re: 黑洞怎么长大的
连小追也绕进去了。
当一个质量为m的物体掉入质量为M的黑洞时，对外部观测者来说物体并不是在原先的视界处凝固（无限红移），而是在由质量(M+m)所确定的新视界处凝固（无限红移）。一般科普读物中暗中假定掉入物的质量远小于黑洞的质量，因此对新旧视界不加区分，但在考虑黑洞视界增加时必须区分。
宠辱不惊，看庭前花开花落
去留无意，望天空云卷云舒
| 发表时间：2006-02-26, 09:17:37 |
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萍踪浪迹
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Re: 黑洞怎么长大的
如果对外部的观察者来说，看到的总是物体到了黑洞就表面就无限红移，好象凝聚在那里，永远也掉不进去。那么对他来说，不会有任何东西掉进黑洞，那么黑洞的表面积又怎么会因此增长呢？
================================================
但是对于视界附近的观测者，时间（当地时间）是正常流逝的，如果他可以保存性命且有足够灵敏的探测仪器的话，他是可以看见探测到视界增长的
我们不要把观测者设定到无穷远处就可以了。
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痴心未悟拈花笑 梦魂飞度同心桥
| 发表时间：2006-02-26, 09:21:04 |
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地衣
发表文章数: 53
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Re: 黑洞怎么长大的
当一个质量为m的物体掉入质量为M的黑洞时，对外部观测者来说物体并不是在原先的视界处凝固（无限红移），而是在由质量(M+m)所确定的新视界处凝固（无限红移）。
===============================
假设质量m是一个以黑洞中心为对称点的球壳，那么这个球壳的半径没有到达视界之前，由牛顿近似，它是不影响球壳内的引力场的，所以，在m掉到视界之前，视界还是原来的视界。我也纳闷这点，一方面它掉进旧视界之前不影响旧视界，一方面从外在观察者看来新视界又已经产生了。只要它靠近旧视界到一定程度，必然产生新视界，但在它越过旧视界之前，旧视界又是不增大的。，一个不增大的旧视界怎么产生一个更大的新视界呢？
黑洞，是一个怪胎。对于sage的测量要求，我想了想，是不是要精确测量它的半径，需要具有无限长的时间？如果提供间接测量的方法，就测量光线或者一个绕其旋转的星体，根据引力场计算其对称中心点的质量，然后按是瓦西度规计算出它的视界半径。但是这样计算出的半径又跟物质掉下去与否没有关系。这样来说黑洞的视界半径不在有实际讨论的意义。或者如谁说的那样，一定有某个机制阻止这个怪物的产生。
君愁我亦愁
| 发表时间：2006-02-26, 09:48:40 |
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卢昌海
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Re: 黑洞怎么长大的
:: 这个球壳的半径没有到达视界之前，由牛顿近似，它是不影响球壳内的引力场的，
:: 所以，在m掉到视界之前，视界还是原来的视界。
外部观测者看到的球壳位置只是光线红移产生的表观位置，不能用来确定引力场。这就好比你不能通过一根插入水中后看上去弯折的筷子来分析筷子中的应力分布一样。
宠辱不惊，看庭前花开花落
去留无意，望天空云卷云舒
| 发表时间：2006-02-26, 10:11:14 |
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