Hier gibt es bereits einige gute Antworten, aber ich hoffe, dies ist eine schöne kurze Zusammenfassung:

Elektromagnetische Strahlung kann einem Schwarzen Loch nicht entkommen, da sie sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Ebenso kann Gravitationsstrahlung einem Schwarzen Loch nicht entkommen, da es sich ebenfalls mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegt. Wenn Gravitationsstrahlung entweichen könnte, könnten Sie sie theoretisch verwenden, um ein Signal von der Innenseite des Schwarzen Lochs nach außen zu senden, was verboten ist.

Ein Schwarzes Loch kann jedoch stark sein > eine elektrische Ladung haben, was bedeutet, dass ein elektrisches Feld um sie herum vorhanden ist. Dies ist kein Paradoxon, da sich ein statisches elektrisches Feld von elektromagnetischer Strahlung unterscheidet. In ähnlicher Weise hat ein Schwarzes Loch eine Masse, so dass es von einem Gravitationsfeld umgeben ist. Dies ist auch kein Paradoxon, da sich ein Gravitationsfeld von Gravitationsstrahlung unterscheidet.

Sie sagen, das Gravitationsfeld enthält Informationen über die Menge an Masse (tatsächlich Energie) im Inneren, aber das gibt niemandem den Weg frei innen, um ein Signal nach außen zu senden, denn dazu müssten sie Energie erzeugen oder zerstören, was unmöglich ist. Somit gibt es kein Paradoxon.

Nun, die Informationen müssen nicht aus dem Horizont entweichen, weil sie nicht im Inneren sind. Die Informationen sind am Horizont.

Eine Möglichkeit, dies zu erkennen, besteht darin, dass aus der Perspektive eines Beobachters außerhalb des Horizonts eines Schwarzen Lochs niemals etwas den Horizont überquert. Es erreicht asymptotisch in unendlicher Zeit den Horizont (gemessen aus der Perspektive eines Beobachters im Unendlichen).

Eine andere Möglichkeit, dies zu sehen, ist die Tatsache, dass Sie alle Informationen abrufen können, die Sie benötigen die Randbedingungen am Horizont, um die Raumzeit draußen zu beschreiben, aber das ist etwas technischer.

Da die klassische GR eine geometrische Theorie und keine Quantenfeldtheorie * ist, sind Gravitonen nicht geeignet Art und Weise, es zu beschreiben.

* Um diesen Punkt zu verdeutlichen, kann GR eine Beschreibung im Rahmen von Eichentheorien wie der Theorie des Elektromagnetismus zulassen. Obwohl der Elektromagnetismus eine zweite Quantisierung zulassen kann (und als QFT bezeichnet werden kann), kann GR dies nicht.

Lassen Sie uns etwas aus dem Weg räumen: Lassen Sie uns zustimmen, keine Gravitonen in diese Antwort einzubeziehen. Das Grundprinzip ist einfach: Wenn Sie über Gravitonen sprechen, implizieren Sie eine Menge Dinge über Quantenphänomene, von denen keines wirklich notwendig ist, um Ihre Hauptfrage zu beantworten. In jedem Fall breiten sich Gravitonen mit der gleichen Geschwindigkeit wie Photonen aus: der Lichtgeschwindigkeit $ c $. Auf diese Weise können wir uns einfach auf das klassische GR konzentrieren, dh auf die Differentialgeometrie der Raumzeit: Dies ist mehr als genug, um Ihre Frage zu beantworten.

In dieser Einstellung ist GR eine Theorie, die angibt, wie stark ein Raum gekrümmt ist "leidet" bei einer bestimmten Menge an Masse (oder Energie, vgl. Stress-Energie-Tensor).

Ein Schwarzes Loch ist eine Region der Raumzeit, die hat eine so intensive Krümmung, dass sie einen bestimmten Bereich der Raumzeit "herausquetscht".

In diesem Sinne ist es nicht schlecht zu verstehen, was vor sich geht: Wenn Sie die Krümmung der Raumzeit messen können, können Sie dies definitiv Sagen Sie, ob Sie sich in Richtung eines Bereichs mit zunehmender Krümmung bewegen (dh in Richtung eines Blocklochs).

Genau das wird getan: Man misst die Krümmung der Raumzeit und das ist genug: irgendwann Die Krümmung ist so stark, dass die Lichtkegel "umgedreht" werden. Genau an diesem Punkt definieren Sie den Ereignishorizont, dh den Bereich der Raumzeit, in dem die Kausalität durch die Krümmung der Raumzeit beeinflusst wird.

Auf diese Weise erstellen Sie eine Karte der Raumzeit und kann schwarze Löcher zeichnen. Angesichts der Tatsache, dass die Krümmung proportional zur Anziehungskraft der Gravitation ist, spricht diese Abfolge von Ideen Ihren Zweifel vollständig an: Sie haben weder etwas, das aus dem Schwarzen Loch kommt, noch so etwas. Alles, was Sie brauchen, ist die Krümmung der Raumzeit aufzuzeichnen und zu messen, was mit Ihrer Lichtkegelstruktur passiert. Dann finden Sie Ihren Ereignishorizont und damit Ihr Schwarzes Loch. Auf diese Weise erhalten Sie alle Informationen, die Sie benötigen, ohne dass etwas aus dem Schwarzen Loch kommt.

Das Problem hierbei ist ein Missverständnis darüber, was ein Partikel in QFT ist.

Ein Partikel ist eine Anregung eines Feldes, nicht des Feldes selbst. Wenn Sie in QED eine statische Zentralladung einrichten und diese sehr lange dort belassen, wird ein Feld $ E = k {q \ over r ^ 2} $ eingerichtet. Keine Photonen. Wenn eine andere Ladung in diese Region eindringt, spürt sie diese Kraft. Nun, diese zweite Ladung wird zerstreut und beschleunigt, und dort haben Sie eine $ e ^ {-} - >e ^ {-} + \ gamma $ -Reaktion aufgrund von Diese Beschleunigung (klassisch die Wellen, die durch eine Störung im EM-Feld erzeugt werden), aber Sie werden keinen Photonenaustausch mit der zentralen Ladung haben, zumindest nicht, bis sie das Feld fühlen, das durch unsere erste Ladung aufgebaut wurde, was bei geschehen wird etwas später.

Betrachten Sie nun das Schwarze Loch. Es ist eine statische Lösung von Einsteins Gleichungen, die glücklich da sitzen. Wenn es von einer Testmasse angegriffen wird, hat es sein Feld bereits eingerichtet. Wenn also etwas davon abstreut, bewegt es sich entlang des vom Schwarzen Loch eingerichteten Feldes. Jetzt wird es beschleunigen und vielleicht "ein Graviton ausstrahlen", aber das Schwarze Loch wird erst fühlen, dass das Strahlungsfeld des Testteilchens in den Horizont des Schwarzen Lochs eintritt, was es frei tun kann. Aber nirgendwo in diesem Prozess verlässt ein Teilchen den Horizont des Schwarzen Lochs.

Ein weiteres Beispiel dafür, warum die naive Vorstellung aller Kräfte, die aus einem Feynman-Diagramm mit zwei Beinpaaren stammen, das Higgs-Boson ist - das gesamte Universum ist in ein Higgs-Feld ungleich Null eingetaucht. Wir sprechen jedoch nur dann von der "Erzeugung" von Higgs-Partikeln, wenn wir das Higgs-Feld so stark stören, dass im Higgs-Feld Wellen entstehen - Higgs-Wellen. Das sind die Higgs-Partikel, nach denen wir im LHC suchen. Sie brauchen keine Wellen im Gravitationsfeld, um zu erklären, warum ein Planet ein Schwarzes Loch umkreist. Sie brauchen nur das Feld, um eine bestimmte Verteilung zu haben.

Ich denke, es ist hilfreich, über die damit verbundene Frage nachzudenken, wie das elektrische Feld aus einem geladenen Schwarzen Loch austritt. Diese Frage wurde bereits in den 1990er Jahren in der (inzwischen nicht mehr existierenden) Q&A-Sektion des American Journal of Physics gestellt. Matt McIrvin und ich haben eine Antwort geschrieben, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde. Sie können es unter https://facultystaff.richmond.edu/~ebunn/ajpans/ajpans.html sehen.

Wie andere bereits betont haben, ist es einfacher, die Frage rein klassisch zu betrachten (ohne Photonen oder Gravitonen zu erwähnen), obwohl dies im Fall des elektrischen Feldes eines geladenen Schwarzen Lochs der Fall ist Selbst in Quantenbegriffen perfekt aufgestellt: Wir haben derzeit keine Theorie der Quantengravitation, aber wir glauben, die Quantenelektrodynamik in gekrümmter Raumzeit zu verstehen.

Obwohl die Frage in vielerlei Hinsicht bereits beantwortet wurde, sollte betont werden, dass die Frage auf klassischer Ebene in gewissem Sinne rückwärts ist. Die vorherige Diskussion der statischen und dynamischen Eigenschaften kommt besonders nahe.

Lassen Sie uns zunächst ein Spielzeugmodell einer kugelsymmetrischen dünnen Hülle aus Staubpartikeln untersuchen, die in ein Schwarzschild-Schwarzes Loch kollabieren. Die Raumzeit außerhalb der Schale ist dann auch Schwarzschild, jedoch mit einem größeren Massenparameter als das ursprüngliche Schwarze Loch (wenn die Schale im Unendlichen in Ruhe beginnt, dann nur die Summe der beiden). Intuitiv ist die Situation analog zu Newtons Shell-Theorem, das in GTR ein begrenzteres Analogon ist. Irgendwann überquert es den Horizont und wird schließlich an der Singularität aus dem Leben gerissen. Das Schwarze Loch gewinnt jetzt an Masse.

Wir haben also das folgende Bild: Wenn die Hülle zusammenbricht, nimmt das äußere Gravitationsfeld ein Bei einem gewissen Wert und wenn es den Horizont überquert, können die Informationen darüber, was es tut, nicht aus dem Horizont herauskommen. Daher kann sich das Gravitationsfeld nicht als Reaktion auf das weitere Verhalten der Schale ändern, da dies ein Signal über den Horizont senden würde, z. B. würde eine Person, die mit der Schale mitfährt, in der Lage sein, darüber zu kommunizieren durch Manipulieren der Schale.

Anstatt die Schwerkraft eine spezielle Eigenschaft zu haben, die es ihr ermöglicht, den Horizont zu überqueren, kann die Schwerkraft in gewissem Sinne den Horizont nicht überqueren, und genau diese Eigenschaft erzwingt die Schwerkraft außerhalb davon gleich bleiben.

Obwohl die obige Antwort bereits von einem Schwarzen Loch ausgegangen ist, spielt dies keine Rolle, da bei einem kugelförmig kollabierenden Stern der Ereignishorizont in der Mitte beginnt und sich während des Kollapses ausdehnt (für die vorherige Situation erweitert er sich auch auf die Muschel treffen). Es wird auch davon ausgegangen, dass die Situation eine sphärische Symmetrie aufweist, dies erweist sich jedoch auch als konzeptionell nicht wichtig, wenn auch aus weitaus komplizierteren und nicht offensichtlichen Gründen. Vor allem die Sätze von Penrose und Hawking, wie sie ursprünglich von einigen (oder vielleicht sollte ich gehofft ) angenommen wurden, dass jede Störung durch sphärische Symmetrie die Bildung von Schwarzen Löchern verhindern würde.

Möglicherweise wundern Sie sich auch über eine verwandte Frage: Wenn die Schwarzschild-Lösung von GTR ein Vakuum ist, ist es sinnvoll, dass ein Vakuum die Raumzeit biegt? Die Situation ist etwas analog zu einer einfacheren aus dem klassischen Elektromagnetismus. Maxwells Gleichungen bestimmen, wie sich die elektrischen und magnetischen Felder als Reaktion auf das Vorhandensein und die Bewegung elektrischer Ladungen ändern, aber die Ladungen allein bestimmen nicht das Feld, da immer eine Welle ohne Widersprüche (oder etwas Exotischeres) aus der Unendlichkeit kommen kann wie ein überall konstantes Magnetfeld), und in der Praxis werden diese Dinge durch Randbedingungen bestimmt. Ähnlich ist die Situation in der GTR, wo die Einstein-Feldgleichung, die vorschreibt, wie die Geometrie verbunden ist, nur die Hälfte der zwanzig Freiheitsgrade der Raumzeitkrümmung festlegt.

Meiner Meinung nach ist dies eine ausgezeichnete Frage, die es auch schafft, einige versierte Physiker zu rätseln. Daher zögere ich nicht, eine weitere, etwas detailliertere Antwort zu geben, obwohl es bereits mehrere gute Antworten gibt.

Ich denke, dass zumindest ein Teil dieser Frage auf einem unvollständigen Verständnis dessen beruht, was dies bedeutet eine statische Kraft aus partikelphysikalischer Sicht zu vermitteln. Wie andere bereits in ihren Antworten erwähnt haben, stoßen Sie beim Coulomb-Problem in der Elektrodynamik auf ein ähnliches Problem.

Lassen Sie mich Ihre Frage aus feldtheoretischer Sicht beantworten, da dies meiner Meinung nach am besten mit Ihrer Intuition über den Austausch von Partikeln übereinstimmt (wie aus der Art und Weise hervorgeht, wie Sie die Frage formuliert haben).

Erstens können keine Gravitationswellen aus dem Inneren des Schwarzen Lochs entweichen, wie Sie bereits in Ihrer Frage angedeutet haben.

Zweitens müssen keine Gravitationswellen aus dem Inneren des Schwarzen Lochs entweichen (oder vom Horizont), um eine statische Gravitationskraft zu vermitteln.

Gravitationswellen vermitteln nicht die statische Gravitationskraft, sondern nur Quadrupol oder höhere Momente.

Wenn Sie darüber nachdenken möchten Kräfte in Bezug auf Partikel, die ausgetauscht werden Sie können die statische Gravitationskraft (das Monopolmoment, wenn Sie möchten) als durch "Coulomb-Gravitonen" vermittelt betrachten (siehe unten für die Analogie zur Elektrodynamik). Coulomb-Gravitonen sind Freiheitsgrade (daher kann man zögern, sie als "Teilchen" zu bezeichnen), und daher werden keine Informationen durch ihre "Flucht" aus dem Schwarzen Loch vermittelt.

Dies ist ziemlich analog zu dem, was in der Elektrodynamik passiert: Der Photonenaustausch ist für die elektromagnetische Kraft verantwortlich, aber Photonenwellen sind nicht für die Coulomb-Kraft verantwortlich.

Photonenwellen tun dies nicht die statische elektromagnetische Kraft vermitteln, sondern nur Dipol oder höhere Momente.

Sie können die statische elektromagnetische Kraft (das Monopolmoment, wenn Sie möchten) als durch Coulomb-Photonen vermittelt betrachten. Coulomb-Photonen sind Freiheitsgrade (daher kann man zögern, sie als "Teilchen" zu bezeichnen), und daher werden keine Informationen durch ihre "sofortige" Übertragung vermittelt.

Genau so gehen Sie vor die Coulomb-Kraft im QFT-Kontext. In der sogenannten Bethe-Salpeter-Störungstheorie summieren Sie alle Leitergraphen mit Coulomb-Photonen-Austausch und erhalten auf diese Weise das 1 / r-Potential zur führenden Ordnung und verschiedene Quantenkorrekturen (Lammverschiebung usw.) zur untergeordneten Ordnung im elektromagnetischen Bereich Feinstrukturkonstante.

Zusammenfassend lässt sich die Schwarzschild- und Coulomb-Kraft in Form einiger (virtueller) Teilchen (Coulomb-Gravitonen oder -photonen) betrachten, die ausgetauscht werden, aber als diese "Teilchen" sind tatsächlich Freiheitsgrade, kein Konflikt entsteht mit ihrer "Flucht" aus dem Schwarzen Loch oder ihrer sofortigen Übertragung in der Elektrodynamik.

Ein eleganter (aber vielleicht weniger intuitiver) Weg, um zur gleichen Antwort zu gelangen ist zu beobachten, dass (unter bestimmten Bedingungen) die ADM-Masse - für stationäre Raumzeiten des Schwarzen Lochs ist dies das, was Sie als "Masse des Schwarzen Lochs" bezeichnen würden - erhalten bleibt. Somit wird diese Information durch Randbedingungen "von Anfang an" bereitgestellt, d. H. Noch bevor ein Schwarzes Loch gebildet wird. Daher müssen diese Informationen niemals aus dem Schwarzen Loch "entkommen".

Nebenbei bemerkt, in einer seiner Vorlesungen stellte Roberto Emparan Ihre Frage (etwas anders formuliert) als Übung für seine Schüler, und wir diskutierten sie mindestens eine Stunde vor allen anderen war mit der Antwort zufrieden - oder gab auf ;-)

Die Gravitation funktioniert nicht so wie das Licht (weshalb die Quantengravitation hart ist).

Ein massiver Körper "verbeult" Raum und Zeit, so dass im übertragenen Sinne Licht fällt es schwer, bergauf zu laufen. Aber der Hügel selbst (d. H. Die gekrümmte Raumzeit) muss an erster Stelle vorhanden sein.

Ich denke, die beste Erklärung, die gegeben werden kann, ist folgende: Sie müssen zwischen statischen und dynamischen Eigenschaften der Raumzeit unterscheiden. Was meine ich damit?

Nun, es gibt bestimmte Raumzeiten, die statisch sind. Dies ist beispielsweise bei der prototypischen Schwarzlochlösung von GTR der Fall. Nun, diese Raumzeit existiert a priori (per Definition von statisch: sie war immer da und wird es immer sein), so dass sich die Schwerkraft nicht wirklich ausbreiten muss. Wie uns die GTR sagt, ist die Schwerkraft nur eine Illusion, die uns die gekrümmte Raumzeit hinterlassen hat. Hier gibt es also kein Paradoxon: Schwarze Löcher scheinen zu gravitieren (wie bei der Erzeugung von Kraft und Dynamik), aber tatsächlich sind sie vollständig statisch und es ist keine Weitergabe von Informationen erforderlich. In Wirklichkeit wissen wir, dass Schwarze Löcher nicht vollständig statisch sind, aber dies ist eine korrekte erste Annäherung an dieses Bild.

Um nun den dynamischen Teil anzusprechen, können zwei verschiedene Dinge damit gemeint werden:

• Tatsächliche globale Änderung der Raumzeit, wie z in der Expansion des Universums. Diese Ausdehnung muss nicht der Lichtgeschwindigkeit gehorchen, steht jedoch in keinem Widerspruch zu einem bekannten Gesetz. Insbesondere können Sie keine überluminalen Signale senden. In der Tat ist das Gegenteil der Fall: Durch eine zu schnelle Expansion könnten Teile des Universums zu weit entfernt sein, als dass selbst ihr Licht uns jemals erreichen könnte. Sie werden kausal von unserem Raum-Zeit-Sektor getrennt und für uns wird es so aussehen, als ob es ihn nie gegeben hätte. Es sollte daher nicht überraschen, dass keine Informationen übermittelt werden können.
• Gravitationswellen, was ein ausgefallener Name für die Störungen in der zugrunde liegenden Raumzeit ist. Sie gehorchen der Lichtgeschwindigkeit und die entsprechenden Quantenteilchen werden Gravitonen genannt. Nun, diese Wellen / Teilchen könnten tatsächlich nicht unter dem Horizont entweichen (genau wie jedes andere Teilchen, außer Hawking-Strahlung, aber dies ist ein spezieller Quanteneffekt) / li>

Die verschiedenen Theorien - QED, GTR, klassischer Elektromagnetismus, Quantenschleifengravitation usw. - beschreiben die Natur auf unterschiedliche Weise. Die Natur ist was sie ist; Theorien haben alle Mängel. Wenn man sagt, ob die Schwerkraft in irgendeiner Weise dem Elektromagnetismus ähnelt oder nicht, bläst man nur warme Luft darüber, wie Menschen denken, und sagt nichts Wesentliches über die physische Realität.

Was ist, wenn wir keinen vollständigen Überblick haben? der Quantengravitation? Gravitonen sind ein vernünftiges Konzept und ein Schlüsselelement in einigen einheitlichen (oder halb einheitlichen) Feldtheorien. Es könnte schwierig werden, weil Gravitonen im Gegensatz zu anderen Quantenteilchen Teil der Krümmung der Raumzeit und der Beziehungen benachbarter Lichtkegel sind, wenn sie durch diese Raumzeit fliegen. Wir können das vorerst irgendwie ignorieren. Die Frage ist gut und kann in Bezug auf Quantentheorie und Gravitonen beantwortet werden. Wir wissen angesichts des vorhandenen Kenntnisstands der Physik einfach nicht, wie weit wir die Idee vorantreiben können.

Wenn geladene Teilchen sich anziehen oder abstoßen, ist die Kraft auf virtuelle Photonen zurückzuführen. Photonen möchten mit der universellen Geschwindigkeit c i> reisen, müssen dies aber nicht. Heisenberg sagt es! Sie können die Gesetze zur Erhaltung von Energie und Impuls so oft brechen, wie Sie möchten. Je mehr Sie jedoch abweichen, desto kürzer ist die Zeitspanne und desto kleiner ist der Raum, in dem Sie gegen diese Gesetze verstoßen. Für die virtuellen Photonen, die zwei geladene Teilchen verbinden, haben sie den Raum zwischen den beiden Teilchen und eine Zeitspanne, die der bei Lichtgeschwindigkeit entspricht. Diese nicht laufenden Wellen mit einer genau definierten Wellenlänge, Periode oder Phasengeschwindigkeit. Diese schlecht definierte Geschwindigkeit kann schneller als c oder weniger gleich gut sein. In der QED ist der Photonenpropagator - die Wellenfunktion, die die Wahrscheinlichkeitsamplitude eines virtuellen Photons angibt, das (x1, t1) mit (x2, t2) verbindet, überall ungleich Null - innerhalb und außerhalb der vergangenen und zukünftigen Lichtkegel, obwohl ihre Größe auf dem Lichtkegel.

Gravitonen können also, wenn sie Photonen so ähnlich sind, gut außerhalb und innerhalb des Horizonts existieren. Sie sind im groben Sinne so groß wie der Raum zwischen dem Schwarzen Loch und dem, was umkreist oder hineinfällt. Stellen Sie sie sich nicht als kleine Energiepellets vor, die aus dem Zentrum des Schwarzen Lochs fliegen (Singularität oder was auch immer) - selbst mit Heisenbergs Nachsicht geht es nicht darum, dass kleine Partikel versuchen, auf die falsche Weise durch den Horizont zu gelangen. Ein Graviton ist wahrscheinlich schon auf beiden Seiten!

Für eine zufriedenstellendere Antwort muss man vermutlich die Mathematik, Fourier-Transformationen, Riemann-Tensoren und all das kennen.

Das holographische Prinzip gibt einen Hinweis, wie David Zaslavsky hervorhob. Das Schwarzschild-Metrikelement $ g_ {tt} ~ = ~ 1 - r_0 / r $ für $ r_0 ~ = ~ 2GM / c ^ 2 $ gibt einen geeigneten Abstand an, der als Verzögerungskoordinate $$ r ^ * ~ = ~ r ~ + bezeichnet wird ~ r_0 ln [(r-r_00) / r_0] $$, der $ r ^ * ~ \ rightarrow ~ - \ infty $ abweicht, wenn Sie sich dem Horizont nähern. Dies bedeutet, dass all das Zeug, aus dem das Schwarze Loch besteht, niemals aus der Perspektive eines entfernten Außenbeobachters den Horizont überquert. Es wird beobachtet, dass die Uhr auf etwas, das in ein Schwarzes Loch fällt, fast zum Stillstand kommt und niemals den Horizont überquert. Dies bedeutet, dass zumindest klassisch nichts in das Schwarze Loch hinein oder aus ihm heraus geht. Es gibt also wirklich kein Problem damit, dass die Schwerkraft aus einem Schwarzen Loch entweicht, denn wie von außen beobachtet, ist tatsächlich nie etwas hineingegangen.

Es ist keine Flucht erforderlich (eine etwas andere Perspektive).

Bisher viele nette Antworten, aber einige Dinge müssen erwähnt werden. Es ist nicht klar, wo genau die Masse des Schwarzen Lochs sein soll. Wo wohnt die Masse? Das ist eine Sache. Die andere Sache ist, wie passt die Masse / Energie im Gravitationsfeld selbst in dieses Bild?

Ich denke (und ich werde ohne Zweifel gnadenlos dafür gehämmert werden), dass die Masse von a Das Schwarze Loch befindet sich in seinem äußeren Gravitationsfeld und nirgendwo anders. Die Masse eines Schwarzen Lochs befindet sich vollständig und ausschließlich im Gravitationsfeld außerhalb des Lochs. Zum Glück bin ich hier nicht ganz allein.

Die Berechnung der gesamten Gravitationsfeld-Energie eines Schwarzen Lochs (oder eines kugelförmigen Objekts) wurde 1985 vom Cambridge-Astrophysiker Donald Lynden-Bell und durchgeführt Emeritierter Professor J. Katz vom Racah Institute of Physics. http://adsabs.harvard.edu/full/1985MNRAS.213P..21L, Ihre Schlussfolgerung war, dass die Gesamtenergie auf dem Feld ... (Trommelwirbel hier) ... mc ist ^ 2 !!!

Die Gesamtmasse des BH muss vollständig und nur in der Eigenenergie der Krümmung der Raumzeit um das Loch liegen! P. >

Hier einige Zitate aus dem Papier: "... die Feldenergie außerhalb eines Schwarzschild-Schwarzen Lochs beträgt Mc ^ 2." und "... all diese Formeln führen dazu, dass die gesamte Masse des Schwarzen Lochs durch die Feldenergie außerhalb des Lochs erklärt wird."

Die Antwort auf Ihre Frage lautet also: Informationen über die Masse von Ein Schwarzes Loch muss nicht aus dem Schwarzen Loch entweichen, da sich im Schwarzen Loch keine Masse befindet. Die gesamte Masse wird auf dem Feld außerhalb des Lochs verteilt. Daher müssen keine Informationen von innen entweichen.

Das Schwarze Loch "leckt" Informationen, aber es ist nicht auf "Gravitation" zurückzuführen, sondern auf die Form der Hawking-Strahlung. Es basiert auf der Quantenmechanik und ist eine thermische Art von Strahlung mit extrem geringer Rate. Dies bedeutet auch, dass das Schwarze Loch langsam verdunstet, jedoch auf einer Zeitskala, die mit dem Alter des Universums vergleichbar ist.

Der Ursprung dieser Strahlung kann mit ein wenig Handbewegung beschrieben werden als wie: Aufgrund von Quantenfluktuationen findet im Vakuum eine Teilchen-Antiteilchen-Paarbildung statt. Wenn eine solche Paarbildung am Horizont stattfindet, kann eines der Paare in das Schwarze Loch fallen, während das andere entkommen kann Energie (da die Vakuumschwankungen um 0 liegen) Wenn ein Teilchen jetzt wegfliegt, muss sein gefallenes Paar aus Sicht des Schwarzen Lochs eine negative Energie haben, so dass es effektiv an Masse verliert. Der äußere Beobachter nimmt diesen gesamten Prozess als " Verdampfung ".

Diese Strahlung hat eine Verteilung wie beschrieben durch eine "Temperatur", die umgekehrt proportional zur Masse des Schwarzen Lochs ist.

Vielleicht möchten Sie http://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation und andere überprüfen Quellen für weitere Details ...

Es ist nicht die Schwerkraft, die die Informationen trägt - wir lernen einfach etwas über das Schwarze Loch, indem wir die Auswirkungen der Schwerkraft auf Objekte in der Nähe beobachten (wie Sie zu Recht betont haben, entgeht einem Schwarzen Loch nach dem Überqueren eines Ereignishorizonts nichts, also ziehen wir an Es gibt nichts darüber, was mit Objekten jenseits dieses Punktes passiert, außer dass sie nie wieder beobachtet werden. Die Schwerkraft ist eine Kraft, und wir brauchen sie, um irgendwo zu wirken, bevor wir Schlussfolgerungen über ihre dynamischen Eigenschaften ziehen können.

Ich denke, dass die richtige Erklärung dafür, warum ein Schwarzes Loch Schwerkraft hat, eine quantenmechanische Erklärung ist, aber ich denke, dass die Quantenmechanik in vielen Situationen, einschließlich dieser, die klassische Mechanik simuliert, also werde ich erklären, wie es möglich ist, dass die klassische Mechanik vorhersagt dass ein Schwarzes Loch Schwerkraft hat. Nach dem Lesen einer Quora-Antwort denke ich, dass das Gravitationsfeld außerhalb eines Schwarzen Lochs gemäß der allgemeinen Relativitätstheorie selbsttragend ist und nicht durch die Materie innerhalb des Schwarzen Lochs verursacht wird. Es ist das Gravitationsfeld außerhalb des Schwarzen Lochs, das die Gravitation kontinuierlich erzeugt Feld im Inneren arbeiten wie es tut. Laut dem YouTube-Video https://www.youtube.com/watch?v=vNaEBbFbvcY wissen wir nicht einmal, dass Materie nicht verschwindet, wenn sie die Singularität erreicht. Ich weiß nicht genau, wie die allgemeine Relativitätstheorie funktioniert, aber nachdem ich die Erhaltungsgesetze kennengelernt habe, vermute ich, dass ein kleines festes Objekt, wenn es in ein supermassereiches Schwarzes Loch fällt, extrem wenig Gravitationserwärmung erfährt und viel weniger Energie freisetzt als seine Masse multipliziert mit $ c ^ 2 $ span> und infolge des Gravitationsfeldes des Objekts nimmt die durch die Stärke seines Gravitationsfeldes definierte Zunahme der Masse des Schwarzen Lochs fast genau zu die Masse des Objekts, in das es gefallen ist. Obwohl dies klassisch erklärt, wie es möglich ist, dass ein Schwarzes Loch existiert, folgt das Universum wirklich der Quantenmechanik, sodass Sie sich vielleicht fragen, wie Gravitonen dem Schwarzen Loch entkommen.

Tatsächlich hat ein isoliertes Schwarzes Loch mit einer beliebigen Masse, Ladung und einem beliebigen Drehimpuls ein unveränderliches Gravitationsfeld, sodass es keine Gravitonen emittiert, die möglicherweise sehr energiearme sind, einschließlich solcher, die durch das sich langsam ändernde Gravitationsfeld von Hawking verursacht werden Strahlung. Ich denke, dass zwei umlaufende Schwarze Löcher eine Gravitationswelle aussenden, so dass sie Gravitonen mit höherer Energie freisetzen. Laut der Quantenmechanik können Teilchen wie Wellen funktionieren, daher denke ich, dass die Gravitonen außerhalb der beiden Schwarzen Löcher mit einer extremen Positionsunsicherheit erzeugt werden. Wenn die Wellenfunktion fast genau zu einer Eigenfunktion des Positionsoperators kollabieren könnte, würden wir Interferenzen beobachten von jedem Graviton mit sich selbst, aber ich weiß nicht, ob es eine Möglichkeit gibt, die Wellenfunktion eines Gravitons auf fast genau eine Eigenfunktion des Positionsoperators zu reduzieren, wie es sie für ein Photon gibt.

Update:

Im Gegensatz zu früher habe ich jetzt große Zweifel, dass Photonen tatsächlich existieren. Vielleicht gilt das auch für Gravitonen. Ich spekulierte zuerst, dass sie möglicherweise nicht existieren, als ich darüber nachdachte, wie ein Mikrowellenerhitzungslebensmittel klassisch besser durch Erhitzen durch elektrischen Widerstand erklärt werden kann. Also fing ich an, eine Frage zu stellen, und dann gab mir die Rezension die Frage Kann der photoelektrische Effekt ohne Photonen erklärt werden? und seine Antwort Kann der photoelektrische Effekt ohne Photonen erklärt werden? dass der photoelektrische Effekt ohne Photonen erklärt werden kann.

Ich denke, jeder macht seine Antworten zu kompliziert.Erstens kann, wie viele Menschen betont haben, die Gravitationsstrahlung (die im quantenmechanischen Kontext durch Gravitonen vermittelt wird) nicht aus dem Inneren eines Schwarzen Lochs entweichen.

In Bezug darauf, wie Informationen über die Masse des Schwarzen Lochs "entweichen", ist die Antwort für kollabierte und ewige Schwarze Löcher unterschiedlich.Bei kollabierten Schwarzen Löchern schneidet der vergangene Lichtkegel eines externen Beobachters die gesamte Masse, die im Schwarzen Loch landet, bevor es den Horizont überquert, sodass der Beobachter die gesamte Masse "sehen" kann.Bei ewigen Schwarzen Löchern kann ein externer Beobachter die Singularität des Weißen Lochs "sehen", die sich aus der maximalen Erweiterung der Schwarzchild-Metrik ergibt, die dem Beobachter die Masse des Schwarzen Lochs "mitteilt".

Das Schwarze Loch kommuniziert die Schwerkraft über virtuelle Gravitonen. Es ist jedoch nicht zu verwechseln mit virtuellen Gluonen, die das Schwarze Loch verlassen. Gravitonen können nicht mehr schwarze Löcher hinterlassen als Licht ein schwarzes Loch. Es passiert einfach nicht. Stattdessen sollte man sich das Schwarze Loch vorstellen, das das Gravitationsfeld (oder das elektromagnetische Feld zur Übermittlung elektromagnetischer Ladung) verzieht, um dem Universum zu zeigen, dass es ein Gravitationsfeld hat. Gravitonen, die im Schwarzen Loch erzeugt werden, verlassen das Schwarze Loch niemals. Stattdessen verzieht das Schwarze Loch den Raum und jedes andere Quantenfeld, das es erzeugt, virtuelle Gravitonen und virtuelle Photonen, um seine Präsenz dem Universum mitzuteilen. Das No-Hair-Theorem besagt, dass elektrische Ladung, Masse und Spin in einem Schwarzen Loch erhalten bleiben. Was die Physik betrifft, ist kein anderes Eigentum erhalten. Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass auf der Oberfläche des Schwarzen Lochs (nicht auf dem Volumen) sogar andere Eigenschaften (außer der drei Haarladung, Masse, Spin) gespeichert sind.

https://en.wikipedia.org/wiki/No-hair_theorem