Найти тему
Блокнот математика

Почему сумма масс сливающихся черных дыр больше массы результата

Первая зарегистрированная LIGO гравитационная волна порождена слиянием черных дыр массами 36 и 29 солнечных масс, а результат имеет массу 62 солнечных. Энергия, эквивалентная трем солнечным массам, ушла в виде гравитационных волн.

Хороший вопрос: а как она могла уйти??? Ведь одна черная дыра имела массу 36 и покинуть черную дыру ничто не может; другая имела массу 29, и ее тоже ничто покинуть не может. А результат имеет массу меньше, чем 36+29.

Слияние черных дыр, кадр анимации по результатам расчета. Оптические искажения связаны с гравитационным линзированием. (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a4/BBH_gravitational_lensing_of_gw150914.webm/1200px--BBH_gravitational_lensing_of_gw150914.webm.jpg)
Слияние черных дыр, кадр анимации по результатам расчета. Оптические искажения связаны с гравитационным линзированием. (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a4/BBH_gravitational_lensing_of_gw150914.webm/1200px--BBH_gravitational_lensing_of_gw150914.webm.jpg)

Дело в том, что масса чего угодно неотличима от кривизны пространства-времени. Масса --- это, в рамках ОТО, и есть кривизна --- точнее, кривизна проявляется для нас как масса.

Если бы мы могли наколдовать ex nihil шарик массы 1 кг, то он бы, появившись, искривил бы пространство и потратил на это часть своей энергии, и стал бы весить меньше. Если бы...

Но это невозможно, и масса в пространстве и есть кривизна, и кривизна эта в той или иной степени присутствует во всем пространстве, даже очень далеко. Что и называется: энергия в ОТО не локализуется.

Для обычных тел, занимающих какой-то объем, можно говорить об этом объеме и о свойствах, которыми тело обладает. Для черной дыры есть только область сильно искривленного пространства, и точка сингулярности, укрытая горизонтом событий. Но кривизна присутствует и за горизонтом, она повсюду, где больше, где меньше.

Так вот эта кривизна описанная строго вот таким образом, и есть "черная дыра массой 36 солнечных масс", а другая --- "черная дыра массой 29 солнечных масс". При их вращении друг вокруг друга они излучают гравитационные волны, которые уносят энергию кривизны, эквивалент трех солнечных масс в целом, и при слиянии получается кривизна, которая дает "черную дыру массой 62 солнечных".

Энергия, кстати, сохраняется --- заметили? Локальный закон в ОТО выполнятся. А что к глобальному не перейти --- так это не энергия не сохраняется, это энергию всего пространства в один момент времени сначала определите...

На это можно смотреть бесконечно...))
На это можно смотреть бесконечно...))

Путеводитель по каналу