引力波可以從黑洞內部帶出能量和信息嗎?


稍微反對其他說不能的回答。LIGO探測的第一例引力波,之前的雙黑洞分別為36和29個太陽質量(總共65個),合併後的單黑洞為62個太陽質量。也就是說有3個太陽的質量從雙黑洞中帶出。下圖是LIGO論文的摘要部分,在相關處畫了黃線。

寫完以上部分,我自己也很疑惑,為什麼一方面我們說黑洞內的東西無法逃逸視界(event horizon),一方面又說引力波把黑洞里的質量帶出來了呢?我目前的理解是(止於2016/5/5,在讀過 @埃瓦利斯特伽羅華的評論後重新看了一些資料,並加入了與I. Bartos以及 @胡小寶討論後的理解):

1. 「無法從黑洞里提取能量」這一點只是針對不旋轉的靜止黑洞(史瓦西黑洞),對於旋轉的黑洞,可以通過例如潘羅斯(Penrose)機制、布蘭德福–日納傑(Blandford–Znajek)機制來提取能量。不過,這一點也仍然不違反「物質無法逃逸視界」,因為對於旋轉的黑洞來說,視界的範圍(紅色)小於黑洞的周長(綠色,圖來自wikipedia)。(不過呢,答主覺得視界的定義本身就有點繞,視界的定義是「任何東西都無法逃逸的界限」,所以「任何東西都無法逃脫任何東西都無法逃逸的界限」。。。不是理所當然的嗎 @@)。

2. 雙黑洞的合併過程中,由於劇烈的時空扭曲,形成的黑洞不是靜止的,而是劇烈震蕩邊緣模糊的一個物體(類似被壓扁了的皮球,或太空中一團搖晃的水球),所以在這個黑洞從劇烈扭曲到蛻化成靜止黑洞的過程中,其中的能量是可以通過1中提到的機制提出來的。

3. 引力波帶走的究竟能量是來自雙黑洞的動能、勢能,還是來自於黑洞內部的能量?
用質量守恆原理來看,總體能量=動能+勢能+黑洞質量+引力波,保持不變。

首先請看大屏幕(來源LIGO),我們需要把黑洞的合併分成兩部分:(A)入旋部分(inspiral)和(B)合併部分(merger ring down)。

在(A)入旋部分,這一部分可以用後牛頓理論來解釋(Post-Newtonian,廣義相對論的簡化版本),隨著兩個黑洞越來越近以及速度越來越快:動能增加,勢能減少(從0變成大的負值),黑洞質量暫時不變,引力波增加——在這一段,我們可以說「引力波是從勢能轉換而來的」。這段時間釋放的引力波能量佔總引力波能量的一小半。

然而到了(B)合併部分,這部分的運算必須用廣義相對論。牛頓力學裡面的動能KE=1/2mv^2,勢能=-GMm/r,已經失去意義;就連質量也都失去了意義(因為靜止質量,rest mass,是狹義相對論裡面的概念)。這段時間釋放的引力波能量佔總量的一大半,但要給它的來源定性。。答主的廣義相對論還是相對太渣了。。。很想說它是來自原本的黑洞,但是還是請其他專門做黑洞理論的同學來回答吧!


簡單的說,不能。原因是雙曲型偏微分方程的能量估計。


我覺得不行啊,因為黑洞的引力在黑洞誕生之前就決定好了。
如果往黑洞丟一個質量為m的物體,呢么在物體掉落黑洞之前,他和黑洞共同產生的引力已經作用出來了。(而且這個物體好像無法掉落進黑洞,對黑洞外而言。)


不能,不僅任何物質都不能逃離事件視界,就連時空本身的擾動也不能影響視界外的地方。


這個問題很巧妙

要了解這個問題首先跟從主流科學觀拋出兩條定律

1.引力波傳播速度是光速或無限接近光速

2.黑洞的逃脫速度是光速或光速以上

這麼一對比很容易就看出問題

但是呢,天體這些東西是很難證實的,所以才有了霍金反對愛因斯坦表示黑洞不存在等事件╮(╯▽╰)╭

從黑洞內部帶出能量和信息?自以為只可以帶出關於黑洞質量的信息。如果霍金的灰洞理論成立,那麼引力波帶出的不只是信息,還有微弱的輻射。也就是能量了。關於這個問題科學界吵的面赤耳紅,本人一學生無資格在這高談闊論。但還是傾向於愛因斯坦。

所以我覺得題主的問題的核心就是:一個強大引力場能不能吸引引力波?

或者說引力能不能作用在引力上?

這就是另一個巧妙的問題了


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