Как гравитация умудряется выйти из черной дыры?

Перевод на русский: Д. С. Кравченко, 25.05.2005
Обновлено: MM, 02.02.1995
Оригинал: Matt McIrvin

Если ограничиваться понятиями Общей относительности, то тут нет даже вопроса. Гравитации "выходить" из чёрной дыры просто не требуется. Общая относительность — это локальная теория, что означает, что поле в некоторой точке пространства-времени целиком и полностью определяется тем, что происходит в точках, которые могут с данной точкой взаимодействовать либо медленнее скорости света, либо со скоростью света. Если звезда коллапсирует в чёрную дыру, гравитационное поле вне её может быть посчитано исходя из свойств звезды и её гравитационного поля, взятых перед тем, как она стала чёрной дырой. Точно так же, как если я просто улетаю на большое расстояни, то свету, идущему от меня, требуется всё больше и больше времени, чтобы долететь до Вас, так и гравитационные последствия всё более поздних стадий коллапса звезды, проявляются во внешнем мире всё позже и позже. Иными словами, чёрная дыра представляет собой "замёрзшую звезду": её гравитационное поле представляет собой как бы окаменелость. То же самое верно и для электромагнитного поля, которое могла иметь чёрная дыра.

Часто этот вопрос задают, имея в виду гравитоны — гипотетические кванты искривления пространства-времени. Если явление гравитации обеспечивается обменом такими частицами, как гравитоны, то как они могут выбраться из-за горизонта событий, чтобы сработать?

В ОТО гравитонов не существует, так как ОТО — не квантовая теория. Они могут появиться в теории квантовой гравитации, когда она будет создана, но даже тогда описывать гравитационное притяжение как следствие обмена виртуальными гравитонами может оказаться не лучшим решением. См. виртуальные частицы.

Тем не менее, данный вопрос является интересным, так как чёрные дыры могут обладать статическими электрическими полями, а мы знаем, что такие поля описываются как обмен виртуальными фотонами. Так как же умудряются выйти из-за горизонта событий виртуальные фотоны?

Значит так, во-первых, они могут исходить от заряженной материи, имевшейся до коллапса, как и другие явления. Кроме того, виртуальные частицы обладают тем свойством, что они не обязаны находиться внутри светового конуса, то есть, они могут двигаться быстрее света! Следовательно, горизонт событий, который фактические представляет собой движущуюся со сверхсветовой скоростью преграду, для виртуальных фотонов преградой не является.

Если я упаду в чёрную дыру, то не смогу с помощью виртуальных фотонов передать Вам оттуда информацию; также я не смогу выбраться из чёрной дыры, превратившись каким-то образом в облако виртуальных фотонов. Причина этого в том, что виртуальные фотоны не способны вынести за пределы светового конуса информацию. Подробнее см. виртуальные частицы.