Обсудим несколько важных нюансов, связанных с падением в черную дыру, и философским понятием "наблюдателя".
Итак, в текстах по относительности часто упоминаются "наблюдатели", причем иногда это не вполне уместно, так как мы говорим о каких-то величинах "там", которые "видит" наблюдатель. Но он видит их с задержкой, а то и вообще не видит по чисто техническим причинам.
Надо понимать, что все эти наблюдатели — абстракция, удобная фигура речи. А говорим мы о системах отсчета. В которых получаются вот такие величины. Иногда можно даже указать процедуру измерения и предсказать ее результат.
Иными словами, когда мы говорим о бесконечном полете до горизонта событий черной дыры, мы говорим о вполне определенных математических понятиях: о радиальной геодезической, об интеграле вдоль нее от dt, об отсутствии точки пересечения этой линии с некоторой другой, обозначающей положение горизонта.
В терминах наблюдателей получается менее сухо и более романтично. Это точка зрения отдаленного наблюдателя на предмет пренебрежимо малой массы и пренебрежимо малых размеров (точки) на горизонт событий черной дыры.
Да, получается интересно: Сильвер улетел к Горизонту, и падать ему туда минуты. Через три года мы собрались его вытащить. И вытащили. У него прошла минута, у нас годы, но всё в порядке. Он долетит до горизонта быстро — но если долетел, снаружи уже прошли миллиарды лет. И наоборот: по его часам лететь минуту, но если у нас еще не конец Вселенной, то у него еще не прошло минуты.
А формально мы рисуем пространственно-временные линии и считаем время в одной системе отсчета и в другой (собственное время, или длина 4-траектории).
Ну вот так.
А если падает на горизонт нечто тяжелое? Шарик вполне заметной массы m и радиуса r?
Пренебрежем пока искажениями самого шарика приливными силами и т.п. Просто падает, и всё. Отдаленный наблюдатель "увидит", что шарик замедляется, и одна его точка почти коснется горизонта.
Теперь вспоминаем теорию. Для каждой массы имеется гравитационный радиус, равный попросту удвоенной массе в той системе единиц, в которой c=1 и G=1. Черной дырой мы и называем шарик гравитационного радиуса 2M для массы М этой черной дыры: его поверхность и есть Горизонт событий.
Рассмотрим сферу, центр которой смещен на r и радиус увеличен на r относительно Горизонта событий. Эта сфера содержит и черную дыру, и шарик, то есть массу M+m. Этой массе соответствует гравитационный радиус 2(M+m). Радиус же сферы равен 2M+r.
Получается, что если шарик не черная дыра, то есть r>2m, то эта новая сфера черной дырой не станет. Однако если он является черной дырой, то да, эта новая сфера ограничивает новую черную дыру, то есть это новый горизонт событий. Да, этот процесс не мгновенный, и не так все происходит — без касания сфер — но принцип вы поняли.
Две черные дыры сливаются за конечное время.
Теперь вернемся к шарику. Остаться шариком ему будет непросто: так или иначе, но он окажется размазан по горизонту тонким слоем. И сфера увеличенного радиуса захватит новый материал за конечное время. Как только толщина слоя станет меньше гравитационного радиуса, так всё.
Вот, например, свет, падающий на горизонт. Один квант, фотон. Что он такое, мы не знаем, но допустим, что волна данной длины. Или струна... Неважно! Он падает, у него уменьшается длина волны. Уменьшается потому, что время замедлено, а поэтому секунды длиннее, а герцы мельче, так что то, что было один герц, становится 10, 100, 1000Гц... ну и длина волны соответственно уменьшается. Вплоть до планковской. А планковская длина волны меньше гравитационного радиуса той энергии, которой квант обладает.
Да, он приближается к горизонту медленно с т.з. отдаленного наблюдателя; но приближается. Когда приблизится достаточно, чтобы сфера радиуса чуть больше стала больше гравитационного радиуса, фотон уже под горизонтом, а черная дыра подросла.
То же касается любых квантов, в том числе и элементарных частиц. Принципиальной разницы нет, всё это одинаковые струны. Можно ещё и с другой стороны посмотреть: про квант нельзя точно сказать, где он. Если он приближается к горизонту, то под него провалится.
Впрочем, это территория квантовой гравитации и тут ничего четкого сказать пока нельзя.
