[Юрий Болотов]

"Учите матчасть"

Горизонт событий

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Общая теория относительности

Горизонт событий — воображаемая граница в пространстве-времени, разделяющая те события (точки пространства-времени), которые можно соединить с событиями на светоподобной (изотропной) бесконечности светоподобными (изотропными) геодезическими линиями (траекториями световых лучей), и те события, которые так соединить нельзя. Так как обычно светоподобных (изотропных) бесконечностей у данного пространства-времени две: относящаяся к прошлому и будущему, то и горизонтов событий может быть два: горизонт событий прошлого и горизонт событий будущего. Упрощённо можно сказать, что горизонт событий прошлого разделяет события на те, на которые можно повлиять с бесконечности, и на которые нельзя, а горизонт событий будущего отделяет события, о которых можно что-либо узнать, хотя бы в бесконечно отдалённой перспективе, от событий, о которых узнать ничего нельзя. Это связано с тем, что скорость света является предельной скоростью распространения любых взаимодействий, так что никакая информация не может распространяться быстрее.

Горизонт событий обычно является 3-мерной гиперповерхностью. Необходимым и достаточным условием его существования является пространственноподобность хотя бы части светоподобной (изотропной) бесконечности.

Существует также понятие горизонта событий отдельного наблюдателя. Он разделяет между собой события, которые можно соединить с мировой линией наблюдателя светоподобными (изотропными) геодезическими, направленными соответственно в будущее — горизонт событий прошлого, и в прошлое — горизонт событий будущего, и события, с которыми этого сделать нельзя. Например, постоянно равномерно ускоренный наблюдатель в пространстве Минковского имеет свои горизонты прошлого и будущего (см. горизонт Риндлера).

Горизонт событий вокруг чёрной дыры

Пространство-время вокруг чёрной дыры обладает «подвижной метрикой»: условно говоря, само пространство как бы непрерывно соскальзывает внутрь создаваемой ею потенциальной ямы. Скорость этого соскальзывания тем больше, чем ближе мы находимся к источнику. На определённом расстоянии от чёрной дыры наступает момент, когда скорость соскальзывания превышает скорость света. Поверхность, на которой это происходит, является горизонтом событий для удалённого наблюдателя. Находясь под горизонтом событий, любое тело будет двигаться только внутри чёрной дыры и не сможет вернуться обратно во внешнее пространство.
Для наблюдателя, свободно падающего в чёрную дыру, горизонта событий не существует. С его точки зрения, свет может свободно распространяться как по направлению к чёрной дыре, так и от неё.
Материя может покидать чёрную дыру посредством т. н. излучения (испарения) Хокинга.

Другие примеры горизонтов событий

* Для наблюдателя, движущегося с постоянным ускорением (его скорость в инерциальной системе отсчёта приближается к скорости света, но не достигает её) существуют два горизонта событий, так называемые горизонты Риндлера (см. координаты Риндлера).
Более того, для ускоренного наблюдателя существует аналог излучения Хокинга — излучение Унру.
* Горизонт событий может существовать во Вселенной, если она расширяется достаточно быстро.
* В акустике также существует конечная скорость распространения взаимодействия — скорость звука, в силу чего математический аппарат и физические следствия акустики и теории относительности становятся аналогичными, а в сверхзвуковых потоках жидкости или газа возникают аналоги горизонтов событий — акустические горизонты.

См. также
* Горизонт (значения)
* Динамический горизонт
* Растянутый горизонт
* Космологический горизонт