Η φυσική στο δίκτυο -> Επιστημονικά θέματα -> Μαύρες τρύπες (προς nik_athenian)
Post Info TOPIC: Μαύρες τρύπες (προς nik_athenian)
physics_user

Date:
Μαύρες τρύπες (προς nik_athenian)
Permalink   

Αποφάσισα τελικά να κοινοποιήσω τους προβληματισμούς μου πάνω στο θέμα των μελανών οπών nik_athenian για να εκφέρουν γνώμη και οι υπόλοιποι φυσικοί της παρέας.


Διαβάζοντας κάποια άρθρα για τα αριστερόστροφα υλικά, διάβασα σε κάποιο από τα άρθρα (εδώ στο physics4u.gr) ότι πέρα των άλλων "παράξενων" ιδιοτήτων τους υπάρχει και μια περίεργη αντιστροφή στο φαινόμενο Doppler.


"Μια άλλη ιδιότητα την οποία προβλέπεται ότι αναστρέφει το νέο συνθετικό υλικό είναι το φαινόμενο Doppler.Σύμφωνα με αυτό η συχνότητα του φωτός μιας κινόυμενης πηγής μεγαλώνει καθώς η πηγή πλησιάζει τον παρατηρητή και μειώνεται καθώς απομακρύνεται από αυτόν.  Σύμφωνα με τις εξισώσεις του Maxwell που περιγράφουν τη σχέση μεταξύ του ηλεκτρικού και του μαγνητικού πεδίου, μια μικροκυματική ακτινοβολία ή το φως μιας κινούμενης πηγής θα δείχνει το αντίθετο από το συνηθισμένο αποτέλεσμα μέσα σε ένα τέτοιο υλικό. Ένας παρατηρητής δηλαδή θα μετράει μικρότερη συχνότητα καθώς η πηγή πλησιάζει και μεγαλύτερη  καθώς η πηγή απομακρύνεται από αυτόν."


Αν υποθέσουμε ότι εντός του ορίζοντα της μαύρης τρύπας η περιοχή έχει αρνητικό δείκτη διάθλασης είτε εκ του φυσικού είτε λόγω ανθρώπινου παράγοντα τότε ενώ λόγω του βαρυτικού πεδίου της μαύρης τρύπας θα έχουμε μείωση της συχνότητας μιάς δεδομένης μονοχρωματικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται από μια πηγή Φ, θα έχουμε όμως από την άλλη αύξησή της λόγω του αντίστροφου σχετικιστικού φαινομένου Doppler. Ίσως αν γίνουν κάποιοι απλοί υπολογισμοί δούμε ότι η εναπομείνουσα ενέργεια των φωτονίων είναι μή μηδενική πράγμα που θα σημαίνει ότι κάποια από τα φωτόνια μπορούν να διαφύγουν εκτός του ορίζοντα!


 


 



__________________
Vagelford

Date:
Permalink   

Ta fotonia einai san thn Dorothy ston Mago toy Oz. Prepei na akoloy8isoyn ton yellow brick road. Dhladh prepei na akoloy8isoyn geodesiakes troxies. Sto esoteriko mias mayrhs trypas typoy Schwarzschild oles oi geodesiakes troxies odhgoyn pros thn anomalia sto r=0 (ston mago toy Oz). Ayto fenete poly ka8ara stis syntetagmenes Kruskal-Szekeres, alla ena poiotiko epixeirhma 8a htan oti epeidh exoyme enallagh toy xarakthra toy r me to t (ths syntetagmenhs 8eshs kai toy syntetagmenoy xronoy) stis syntetagmenes Schwarzschild, dhladh h fiey8insh toy r ginete timelike kai h diey8insh toy t ginete spacelike, ola ta somatidia kai ta fotonia poy ekpeponte apo kapoio shmeio sto esoteriko panta 8a katey8inonte pros mikrotera r kai ara telika kapote 8a kataligoyn sthn anomalia sto r=0. Tora an epipleon, me kapoio tropo, gemiseis to esoteriko toy orizonta me kapoio yliko poy exei arnhtikh magnhtikh epeidektikothta kai arnhtikh hlektrikh diaperatothta, den leei tipota allo pera apo to oti 8a exo os meso diadoshs ena meso me deikth dia8lashs (esto kai arnhtiko) poy 8a "klinei" ligo to anigma ton konon fotos (afoy h taxythta 8a einai ligo mikroterh apo c) kai ara pali ola ta fotonia moy 8a kataligoyn sthn anomalia toy r=0.


 



__________________
physics_user

Date:
Permalink   

Αυτό που ισχυρίζεσαι Vagelford θα το δεχόμουν πιο εύκολα αν σου μιλούσα για υλικό με θετικό δείκτη διάθλασης. Όμως τώρα σου ανέφερα υλικό με αρνητικό δείκτη διάθλασης. Όταν μια φωτεινή δέσμη που διέρχεται μέσω ενός τέτοιου υλικού συμπεριφέρεται ας το πούμε διαφορετικά. Μία από τις συμπεριφορές του φωτός (εκτός από την εκδήλωση του φαινομένου Doppler αντίστροφα) είναι και το γεγονός κατά μια μερίδα φυσικών ότι το φως κινείται με υπερφωτεινές ταχύτητες! Άρα κάποιος θα μπορούσε να το προβάλλει και ως αιτία διαφυγής από μια μαύρη τρύπα. Ρίξε μια ματιά στα άρθρα εδώ στο physics4u αν θές.                                                

__________________
nik-athenian

Date:
Μαύρες τρύπες και αρνητικός δείκτης διάθλασης
Permalink   

Η εξίσωση διαδιδόμενου επίπεδου κύματος είναι ως γνωστόν της μορφής
exp[i(nkx-ωt)].
To n  είναι ο δείκτης διάθλασης του υλικού, ο οποίος για συμβατικά υλικά έχει θετική τιμή, το k είναι το κυματάνυσμα του κύματος . Το μέτρο του κυματανύσματος είναι 2π/λ όπου λ είναι το συνηθισμένο μήκος κύματος που μαθαίνουμε και στο σχολείο. Χ είναι η απόσταση στον άξονα διάδοσης και ω η κυκλική συχνότητα του κύματος. Στα συμβατικά υλικά το εξωτερικό γινόμενο των διανυσμάτων Ε και Β δίνει το διάνυσμα ροής ενέργειας του κύματος  και η φορά αυτού του διανυσματικού γινομένου, δηλαδή ουσιαστικά το x,  συμπίπτει με τη φορά του κυματανύσματος k.
Στα υλικά τώρα με αρνητικές τιμές συγχρόνως διηλεκτρικής σταθεράς και μαγνητικής επιδεκτικότητας (ε και μ), είναι και ο δείκτης διάθλασης n αρνητικός γιατί n = sqrt(ε.μ).
Για να έχουμε και πάλι κυματική λύση στις εξισώσεις Maxwell πρέπει τώρα να δεχτούμε αφού το n είναι αρνητικό ότι το κυματάνυσμα k έχει αντίθετη φορά με αυτή της ροής ενέργειας του κύματος.
Δηλαδή είναι σαν να έχουμε στα υλικά αυτά νόμους στους οποίους ο χρόνος έχει αντίθετη ροή. Μιλάμε βέβαια για μαθηματικό φορμαλισμό για να έχουμε και πάλι τις κλασσικές κυματικές λύσεις και να έχουμε και εδώ θετικές φάσεις, και όχι για πραγματική αντιστροφή χρόνου.
Αν λοιπόν μελετάμε αριστερόστροφα υλικά, με μια πηγή που πλησιάζει τον παρατηρητή, η κυματική εξίσωση του επιπέδου κύματος που μελετάμε θα περιγράφει ουσιαστικά ένα κύμα με κυματάνυσμα που θα απομακρύνεται από τον παρατηρητή. Οι ισοφασικές επιφάνειες θα φτάνουν σ’ αυτόν πιο αραιά απ’ ΄ότι τις εκπέμπει η πηγή και αυτός αντί για blueshift θα αντιλαμβάνεται redshift.
Παρόλα αυτά όμως physics_user, δεν αντιλαμβάνομαι που κολλάνε όλα αυτά με τις μαύρες τρύπες.  Για να έχει αρνητικό δείκτη διάθλασης ένα υλικό απαιτούνται συγκεκριμένες κρυσταλλικές μορφές. Έχει άραγε νόημα η ύπαρξη λ.χ. φωτονικών κρυστάλλων στο εσωτερικό της ακτίνας  Schwartzild;
Όλες οι αναλύσεις που κάνουν οι θεωρητικοί γι αυτά τα υλικά αναφέρονται σε επίπεδους χώρους χωρίς καμπύλωση που να αλλάζει από σημείο σε σημείο του χώρου.
Έχει κανείς υποστηρίξει τέτοιο πράγμα;  Και κάτι τέτοιο να ίσχυε ακόμα, ο παρατηρητής που θα έχει την αντίληψη που αναφέραμε παραπάνω πρέπει να είναι μέσα στο ίδιο το υλικό και όχι έξω από την τρύπα. Και μάλιστα στο ίδιο τοπικό σύστημα αναφοράς.
Το ποιες «κυματικές» εξισώσεις πρέπει κανείς να εφαρμόζει μέσα από τον ορίζοντα μου είναι άγνωστη γη.
Όλα όσα διαβάζουμε για μαύρες τρύπες αναφέρονται σε γεωδεσιακές τροχιές στον «κενό χώρο» όπως τον έχει παραμορφώσει η μεγάλη πυκνότητα υλοενέργειας. Δεν έχω δει τίποτα για περιγραφές solid state καταστάσεων στο εσωτερικό τρυπών που θα μπορούσαν να δώσουν αρνητικό δείκτη διάθλασης.
Πως θα μπορούσαν εξάλλου τέτοια υλικά να πλαγιάσουν τόσο πολύ τον κώνο φωτός προς τα έξω, ώστε φτάνοντας το φωτόνιο στην επιφάνεια Schwartzild να έχει φορά προς τα έξω; 
Επίσης δεν έχω δει κανέναν όπως λες, να ισχυρίζεται (πάντα στο καθιερωμένο πλαίσιο της φυσικής) ότι για τοπικά συστήματα Lorentz στο εσωτερικό μιας τρύπας μπορεί να παραβιάζεται το όριο ταχύτητας του φωτός με τις υπερφωτεινές ταχύτητες που αναφέρεις.




__________________
Vagelford

Date:
RE: Μαύρες τρύπες (προς nik_athenian)
Permalink   

Ta papers poy exo dei pano sto 8ema kai anaferoyn yperfotines taxythtes, anaferonte se yperfotines omadikes taxythtes se diatakseis poy paroysiazoyn fainomena paromia me ths anomalhs diasporas h' se diatakseis opoy exoyme fainomena analoga toy fainomenoy syragkas apo fragma dynamikoy gia somatidia.


http://www.iitk.ac.in/infocell/Archive/dirjuly3/science_light.html


http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=PRLTAO000090000002023901000001&idtype=cvips&gifs=yes


Ta parapano eksigoyn pos prokyptei h fainomenh yperfotinh taxythta toy palmoy. Para8eto ayto to apospasma : "One way to understand this dramatic pulse advancement is to look at the different wave components that make up the pulse. Just before the pulse enters the medium the various wave components are in phase and interfere constructively to produce the pulse. As the pulse enters the medium, the wavelength which was shortest outside becomes the longest wavelength inside the active medium, and vice-versa. This complete reversal of roles inside the anamolous medium is undone as the pulse exits the medium and the original relationship between different wavelengths is re-established. This leads to the possibility of rephasing of the wave components which occurs at a time earlier than the vacuum propagation time. Even though all the constituent waves travel at a maximum speed of c, rephasing of the wave components causes the pulse to travel at superluminal speed. Under normal circumstances, any pulse that is propagating through space can never rephase itself at a later time along its propagation path. Here, the anomalous dispersive medium creates the reversal of relationship between the constituent waves thus making rephasing possible along the propagation direction."


Yparxoyn kai doyleies poy asxoloynte me to pos mporei na yparxei diadosh palmon me arnhtikh fasikh taxythta se diafores xoroxronikes geometries.


http://www.iop.org/EJ/abstract/1367-2630/7/1/075


http://www.iop.org/EJ/abstract/1367-2630/7/1/171


Alla sthn logikh toy 8eoroyme pos exoyne sto esoteriko toy orizonta mias mayrhs trypas typoy Schwarzschild arnhtiko deikth dia8lashs, isxyoyn ayta poy grafo parapano.


Tora an 8eoriseis oti yparxei kapoio yliko poy prokalei ton arnhtiko deikth dia8lashs, tote den mporeis na peis kan poia 8a einai h geometria toy xoroxronoy kai an 8a yparxei orizontas an den lyseis prota tis eksisoseis pedioy me ton katalhlo tanysth energeias ormhs. An baleis dhladh ylh h' kapoio allo pedio allazoyn ta pragmata afoy 8a epireasei thn geometria.



__________________
physics_user

Date:
Μαύρες τρύπες
Permalink   

Αγαπητέ nik_athenian


Όπως ήδη γνωρίζεις εδώ και αρκετό καιρό που βρίσκομαι στο forum ότι δεν είμαι φυσικός απλά μ'ενδιαφέρει η φυσική ως επιστήμη. Φυσικά και δεν είμαι σε θέση να διατυπώσω οποιαδήποτε νέα σκέψη (τουλάχιστον στη σημερινή εποχή που προαπαιτείται τόσο μεγάλη εξειδίκευση). Αυτά προς αποφυγή παρεξηγήσεων.


Απλά διαβάζοντας κάποια άρθρα στο παρόν site σχετικά με τις "παράξενες" ιδιότητες των αριστερόστροφων υλικών έκανα κάποιες σκέψεις και σκέφθηκα αν θα μπορούσε να συνδυαστούν αυτές οι ιδιότητες με το ανεξάντλητο και άλυτο θέμα των μελανών οπών.


Έτσι λοιπόν σκέφθηκα (κάνοντας ένα νοητικό πείραμα για να καταλάβω περισσότερα πράγματα ίσως) τί θα γινόνταν αν "γεμίζαμε" με κάποιο τέτοιο υλικό σε την εσωτερική περιοχή μιάς μελανής οπής. Φυσικά γνωρίζω ότι τέτοιο υλικό δεν έχει ανακαλυφθεί ή ίσως και να μην υπάρχει στην φύση (ή ακόμη να μην είναι δυνατόν να δημιουργηθεί τεχνητά) μιάς και όπως πλύ σωστά ανέφερες ότι:


"Για να έχει αρνητικό δείκτη διάθλασης ένα υλικό απαιτούνται συγκεκριμένες κρυσταλλικές μορφές"


Δηλαδή απ' ότι καταλαβαίνω υλικό που να παρουσιάζει ιδιότητες ίδιες με φωτονικούς κρυστάλλους δεν υφίσταται.


Σκέφθηκα όμως ότι αν η εσωτερική περιοχή του χώρου μιας μαύρης οπής ήταν "γεμάτη" με ένα τέτοιο "εξωτικό υλικό" (που όπως είπαμε δεν υπάρχει) τότε για μια πηγή φωτός που εκτελεί ελεύθερη πτώση κατευθυνόμενη στην εσωτερική περιοχή της μελανής οπής (ας πούμε για λόγους απλότητας τύπου schwarzchild) η συχνότητα του φωτός που θα εκπέμποντας προς την εξωτερική περιοχή της (εκτός του ορίζοντα) ενώ θα μειώνοντας λόγω του πολύ ισχυρού βαρυτικού πεδίου της μαύρης οπής - "προσπαθώντας να βγεί προς τα έξω" εντούτοις όμως θα αυξάνονταν λόγω του ανεστραμμένου φαινομένου Doppler.


Αυτό σκέφθηκα, συνεχίζοντας, ότι ίσως θα οδηγούσε σε μια εναπομείνουσα ενέργεια των φωτονίων που θα τα οδηγούσε έξω από την μαύρη τρύπα αν φυσικά η αύξηση της συχνότητας των φωτονίων (λόγω του αντίστροφου φαινομένου Doppler) ήταν μεγαλύτερη από τη μείωση της συχνότητας που προκαλεί το βαρυτικό πεδίο της μαύρης οπής.


Κάνοντας ένα μικρό search στο internet διαπίστωσα (τελείως από τύχη) σε μια εργασία - την οποία και μπορώ να σου στείλω αν θέλεις - ότι στην περιοχή της εργόσφαιρας σε περιστρεφόμενες μάυρες οπές (τύπου Kerr νομίζω) ο χωρόχρονος λόγω στρέβλωσης και λόγω περιστροφής και δεν ξέρω και γω τί άλλο, εμφανίζει ίδιες ιδιότητες σαν να ήταν "φτιαγμένος" από αριστερόστροφο υλικό!!!


"Το ποιες «κυματικές» εξισώσεις πρέπει κανείς να εφαρμόζει μέσα από τον ορίζοντα μου είναι άγνωστη γη."


Για αυτό το ζήτημα από ότι έχω ρίξει μια ματιά σε βιβλία (όχι εκλαϊκευμένα) και στο internet οι γνώμες διχάζονται! Οι μισοί έχουν την πεποίθηση ότι οι μαθηματικές σχέσεις της "κλασικής" κβαντομηχανικής ισχύουν κοντά σε ισχυρά βαρυτικά πεδία και οι υπόλοιποι πως όχι! Αλλά αφού για την ώρα δεν μπορούν να διεξαχθούν πειράματα σε μαύρες οπές αυτό παραμένει ένα ανοιχτό ζήτημα.


 


 



__________________
Vagelford

Date:
RE: Μαύρες τρύπες (προς nik_athenian)
Permalink   

"Σκέφθηκα όμως ότι αν η εσωτερική περιοχή του χώρου μιας μαύρης οπής ήταν "γεμάτη" με ένα τέτοιο "εξωτικό υλικό" (που όπως είπαμε δεν υπάρχει) τότε για μια πηγή φωτός που εκτελεί ελεύθερη πτώση κατευθυνόμενη στην εσωτερική περιοχή της μελανής οπής (ας πούμε για λόγους απλότητας τύπου schwarzchild) η συχνότητα του φωτός που θα εκπέμποντας προς την εξωτερική περιοχή της (εκτός του ορίζοντα) ενώ θα μειώνοντας λόγω του πολύ ισχυρού βαρυτικού πεδίου της μαύρης οπής - "προσπαθώντας να βγεί προς τα έξω" εντούτοις όμως θα αυξάνονταν λόγω του ανεστραμμένου φαινομένου Doppler.



Αυτό σκέφθηκα, συνεχίζοντας, ότι ίσως θα οδηγούσε σε μια εναπομείνουσα ενέργεια των φωτονίων που θα τα οδηγούσε έξω από την μαύρη τρύπα αν φυσικά η αύξηση της συχνότητας των φωτονίων (λόγω του αντίστροφου φαινομένου Doppler) ήταν μεγαλύτερη από τη μείωση της συχνότητας που προκαλεί το βαρυτικό πεδίο της μαύρης οπής."


Me aformh ayto 8elo na anafero pali oti den paizei rolo h syxnothta toy fotonioy gia to an 8a diafigei h' oxi apo to esoteriko toy orizonta, dhladh an exoyme ena kokkino fotonio poy den diafebgei den simenei oti an paroyme ena pio mple fotonio me perisoterh energeia ayto 8a mporesei na diafigei. Ola ta fotonia 8a akoloy8isoyn geodesiakes troxies ki oles oi geodesiakes odhgoyn pros to anomalo shmeio r=0.



__________________
physics_user

Date:
Permalink   

Ok Vagelford τώρα μου είναι τελείως κατανοητό το όλο θέμα. Δεν μου λές μιάς και το συζητάμε... η εργασία του κ. Ράμμου δίνει μια διέξοδο διαφυγής ή όχι; διάβασε την αν θες και πες μου. Είναι στις συνεργασίες φίλων και νομίζω έχει τίτλο: "κβαντική μηχανική και μελανές οπές". Επίσης και η άλλη εργασία του θα ήταν ίσως ενδιαφέρον να τη διαβάσεις και να τη συζητήσουμε με τίτλο Μη τοπικά φαινόμενα πλησίον..."

__________________
nik-athenian

Date:
Permalink   

Δεν μιλάω κι εγώ για δυνατότητα ύπαρξης ενός τέτοιου υλικού - άλλωστε για την περιοχή των μικροκυμάτων έχουν ήδη φτιάξει τέτοια υλικά με αρνητικό n - αλλά για το τι αλλαγές θα επέφερε η ύπαρξη τέτοιων υλικών μέσα από τον ορίζοντα. Και μόνο ότι μιλάμε για ορίζοντα σημαίνει μόνο βαρυτικό πεδίο. Η ύπαρξη νέου τύπου υλικού τι αλλαγές θα φέρει στη γεωμετρία; Εγώ τουλάχιστον δεν μπορώ να πω τίποτα γι αυτά τα θέματα.
Άλλο ζήτημα είναι: θα εξακολουθήσει να έχει τις ιδιότητες του αρνητικού ε και μ ένα τέτοιο υλικό μέσα στις ισχυρότατες παλιροϊκές δυνάμεις;
Πάμε δηλαδή με άλλα λόγια, να θεωρήσουμε αναλλοίωτες και τις ιδιότητες του χωροχρόνου όπως τις διαμορφώνει η υπόλοιπη μάζα της τρύπας πριν την εισαγωγή του υλικού, και το υλικό να κρατάει τις δικές του ιδιότητες που είχε πριν εισαχθεί.
Δεν ξέρω αν επιτρέπεται να το σκεφτούμε έτσι.
Όσον αφορά τις περιστρεφόμενες τρύπες Kerr που έχουν εργόσφαιρα, εκεί επιτρέπεται να συμβαίνει διαφυγή από σωματίδια που αρχικά βρίσκονται στην περιοχή μεταξύ εσωτερικού ορίζοντα και επιφάνειας εργόσφαιρας.
Η μελέτη της διάδοσης Η/Μ κυμάτων με αρνητική ταχύτητα φάσης γίνεται στην τελευταία εργασία που προτείνει ο Vagelford. Αρνητική ταχύτητα φάσης έχει το ίδιο νόημα με το αρνητικό κυματάνυσμα που σου ανέφερα. Ίσως να εννοείς και συ την ίδια εργασία.
Για τις υπερφωτεινές ταχύτητες παλμών υπάρχει ακόμα αρκετή αντιδικία. Πάντως προς το παρόν η αιτιότητα διασώζεται.....



__________________
physics_user

Date:
Permalink   

Πάντως αν θυμάμαι καλά ο nik_athenian βρίσκει θετικές τις ιδέες του κ. Ράμμου για τις μαύρες οπές αν δεν κάνω λάθος...



__________________
Vagelford

Date:
Permalink   

"Άλλο ζήτημα είναι: θα εξακολουθήσει να έχει τις ιδιότητες του αρνητικού ε και μ ένα τέτοιο υλικό μέσα στις ισχυρότατες παλιροϊκές δυνάμεις;"


O orizontas den synepagete aparetita kai megales paliroikes dynameis. An exeis gia paradeigma mia supermassive black hole tote oyte poy 8a katalabeis oti exeis bre8ei mesa apo ton orizonta, giati oi paliroikes dynameis einai sxedon asimantes.



__________________
Page 1 of 1  sorted by
 
Η φυσική στο δίκτυο -> Επιστημονικά θέματα -> Μαύρες τρύπες (προς nik_athenian)
Tweet this page Post to Digg Post to Del.icio.us


Create your own FREE Forum
Report Abuse 		Powered by ActiveBoard