Sammelt sich Materie gerade außerhalb des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs an?

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Ich verstehe, dass sich die Zeit verlangsamt und anhält, wenn man sich dem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs nähert. Ich habe dies an mehreren Stellen erklärt sehen, einschließlich einer kurzen Erklärung im letzten Absatz unter: http://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole#General_relativity , zitiert unten:

Oppenheimer und seine Co-Autoren interpretierten die Singularität an der Grenze des Schwarzschild-Radius als Hinweis darauf, dass dies die Grenze einer Blase war, in der die Zeit stehen blieb. Dies ist eine gültige Sichtweise für externe Beobachter, jedoch nicht für unfehlbare Beobachter. Aufgrund dieser Eigenschaft wurden die kollabierten Sterne "gefrorene Sterne" genannt, [17] weil ein äußerer Beobachter die Oberfläche des Sterns in dem Moment eingefroren sehen würde, in dem sein Kollaps ihn in den Schwarzschild-Radius bringt.

Bedeutet das dann, dass eigentlich keine Materie in ein Schwarzes Loch fällt (außer möglicherweise, was sich dort bei seiner Entstehung befand)? Bedeutet das auch, dass sich Materie gerade außerhalb ihres Ereignishorizonts ansammelt? Soweit ich weiß, wäre dies die Perspektive von außerhalb des Schwarzen Lochs. Wenn dies der Fall ist, frage ich mich, ob wir eine enorme Menge an Materie rund um den Ereignishorizont beobachten würden, die aber extrem rot verschoben wäre.

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Eine Antwort auf eine andere Frage, insbesondere auf den Endabschnitt, bietet auch hier einen Einblick: https://astronomy.stackexchange.com/a/1009/1386

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Diese YouTube-Videos, die jemand zusammengestellt hat, erklären das Konzept sehr gut und scheinen darauf hinzudeuten, dass diese Idee an Fahrt gewinnt!

https://www.youtube.com/watch?v=yZvgeAbrjgc&list=PL57CC037B74307650&index=118 https://www.youtube.com/watch?v=b1s7omTe1HI

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Dieses neue YouTube-Video beschreibt diese Idee sehr gut und beschreibt, wie Schwarze Löcher funktionieren!

https://youtu.be/mquEWFutlbs

Jonathan
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2
Sie sollten angeben, wo Sie es lesen. Ich vermute jedoch, Sie sprechen von relativistischen Effekten (Verzögerung), die von einem entfernten Beobachter beobachtet wurden. Ist es richtig?
Py-ser
1
Meine persönliche Meinung: Das ist der Grund (zusammen mit Hawking-Strahlung, die das BH von außen gesehen über eine begrenzte Zeit hinweg verschwinden lässt), warum sich niemals ein Ereignishorizont bilden kann. Aber das ist (noch?) Nicht die Meinung des Mainstreams.
Gerald
@ Py-ser - Ja, das ist richtig, ich spreche von den relativistischen Effekten.
Jonathan

Antworten:

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Ja, Sie haben absolut Recht, aus UNSERER SICHT heraus.

Aus Kip Thornes Buch "Black Holes and Time Warps: Einsteins unerhörtes Vermächtnis".

„Wie ein Stein, der vom Dach gefallen ist, fällt die Oberfläche des Sterns zuerst langsam nach unten (schrumpft nach innen), dann immer schneller. Wäre Newtons Schwerkraftgesetz korrekt, würde diese Beschleunigung der Implosion unaufhaltsam fortgesetzt, bis der Stern ohne Innendruck mit hoher Geschwindigkeit auf einen Punkt zerdrückt wird. Nicht so nach den relativistischen Formeln von Oppenheimer und Snyder. Wenn sich der Stern seinem kritischen Umfang nähert, verlangsamt sich seine Schrumpfung zu einem Kriechen. Je kleiner der Stern wird, desto langsamer implodiert er, bis er genau am kritischen Umfang eingefroren ist. Egal wie lange man wartet, wenn man sich außerhalb des Sterns (dh im statischen externen Bezugssystem) in Ruhe befindet, kann man den Stern niemals durch den kritischen Umfang implodieren sehen.

„Wird dieses Einfrieren der Implosion durch eine unerwartete, allgemeine relativistische Kraft im Inneren des Sterns verursacht? Nein, überhaupt nicht, stellten Oppenheimer und Snyder fest. Sie wird vielmehr durch die Gravitationszeiterweiterung (Verlangsamung des Zeitflusses) in der Nähe des kritischen Umfangs verursacht. Die Zeit auf der Oberfläche des implodierenden Sterns, wie sie von statischen externen Beobachtern gesehen wird, muss immer langsamer fließen, wenn sich der Stern dem kritischen Umfang nähert, und dementsprechend muss alles, was auf oder innerhalb des Sterns auftritt, einschließlich seiner Implosion, in Zeitlupe erscheinen und dann allmählich einfrieren. "

„So eigentümlich dies auch erscheinen mag, noch eigentümlicher war eine andere Vorhersage, die von Oppenheimer und Snyders Formeln gemacht wurde: Obwohl die Implosion bei statischen externen Beobachtern am kritischen Umfang gefriert, friert sie bei Beobachtern, die nach innen reiten, überhaupt nicht ein auf der Oberfläche des Sterns. Wenn der Stern ein paar Sonnenmassen wiegt und ungefähr so ​​groß wie die Sonne ist, implodiert er, wie von seiner eigenen Oberfläche aus gesehen, in etwa einer Stunde auf den kritischen Umfang und implodiert dann weiter nach oben und nach unten Umfänge. "

„Wenn man Oppenheimers und Snyders Formeln vom Standpunkt eines Beobachters auf der Oberfläche des Sterns aus betrachtet, kann man die Details der Implosion ableiten, selbst nachdem der Stern innerhalb seines kritischen Umfangs gesunken ist. Das heißt, man kann feststellen, dass der Stern auf unendliche Dichte und null Volumen zerkleinert wird, und man kann die Details der Raumzeitkrümmung bei der Zerkleinerung ableiten. “P217-218

OK, aus unserer Sicht wird sich die gesamte Materie um den kritischen Umfang konzentrieren und nicht weiter. Das ist in Ordnung, diese Hülle kann theoretisch alle Kräfte auf das äußere Universum ausüben, wie Gravitationsanziehung, Magnetfeld usw. Der Punkt wie Singularität, der in der unbestimmten Zukunft des Schwarzen Lochs liegt (aus unserer Sicht), in der Tat Die unbestimmte Zukunft des Universums selbst konnte solche Kräfte nicht auf dieses Universum ausüben. Diese Singularität wird nur "erreicht", wenn ein Beobachter über den kritischen Umfang hinweg reitet und durch den Prozess der Zeitdilatation das Ende des Universums erreicht.

Dies ist offensichtlich ein Bereich der aktiven Forschung und des Denkens. Einige der größten Köpfe der Welt nähern sich diesem Thema auf unterschiedliche Weise, haben jedoch bisher keinen Konsens erzielt, und es scheint sich auf faszinierende Weise ein Konsens zu ergeben.

http://www.sciencealert.com/stephen-hawking-expllains-how-our-existence-can-escape-a-black-hole

Stephen Hawking sagte auf einer Konferenz im August 2015, er glaube, dass "Informationen nicht im Inneren des Schwarzen Lochs gespeichert werden, wie man es erwarten könnte, sondern an dessen Grenze, dem Ereignishorizont". Sein Kommentar bezieht sich auf die Auflösung des "Informationsparadoxons", einer lang anhaltenden physikalischen Debatte, in der Hawking schließlich zugibt, dass das Material, das in ein Schwarzes Loch fällt, nicht zerstört wird, sondern Teil des Schwarzen Lochs wird.

Weitere Informationen finden Sie unter: http://phys.org/news/2015-06-surface-black-hole-firewalland-nature.html#jCp

Mitte der 90er Jahre haben sich die amerikanischen und niederländischen Physiker Leonard Susskind und Gerard 't Hooft auch mit dem Informationsparadox befasst, indem sie behaupteten, wenn etwas in ein Schwarzes Loch gesaugt wird, hinterlasse seine Information eine Art zweidimensionalen holographischen Abdruck am Ereignishorizont , das ist eine Art "Blase", die ein schwarzes Loch enthält, durch das alles passieren muss.

Was am Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs passiert, ist sehr schwer zu verstehen. Was klar ist und was von der Allgemeinen Relativitätstheorie ausgeht, ist, dass aus der Sicht eines externen Beobachters in diesem Universum keine unfehlbare Materie über den kritischen Umfang hinaus voranschreiten kann. Die meisten Wissenschaftler ändern dann den Blickwinkel, um zu erklären, wie sie aus der Sicht eines unfehlbaren Beobachters in sehr kurzer Zeit vorgehen werden, um die Singularität im Zentrum des Schwarzen Lochs zu treffen. Dies hat zu der Vorstellung geführt, dass es in der Mitte jedes Schwarzen Lochs eine Singularität gibt.

Dies ist jedoch eine Illusion, da die Zeit, die benötigt wird, um die Singularität zu erreichen, für uns im äußeren Universum im Wesentlichen unendlich ist.

Die Tatsache, dass die Angelegenheit nicht über den kritischen Umfang hinausgehen kann, ist vielleicht keine „Illusion“, sondern sehr real. Die Materie muss aus UNSEREM BLICKPUNKT eine „Hülle“ werden, die den kritischen Umfang umgibt. Es wird niemals durch den Umfang fallen, solange wir in diesem Universum bleiben. Es ist also falsch, von einer Singularität in einem Schwarzen Loch zu sprechen. Es ist noch nicht passiert.

Der Weg durch den Ereignishorizont führt jeweils zu einer Singularität, ist aber in jedem Fall unendlich weit in der Zukunft. Wenn wir uns in diesem Universum befinden, ist noch keine Singularität entstanden. Wenn es noch nicht gebildet wurde, wo ist die Masse? Die Masse zieht an diesem Universum, richtig? Dann muss es IN diesem Universum sein. Aus unserer Sicht muss es genau diese Seite des Ereignishorizonts sein.

ERSTAUNLICH IST ES MÖGLICH, DIES ZU BEWEISEN. Die kürzliche Ankündigung von Gravitationswellen, die bei der Fusion von 2 Schwarzen Löchern entdeckt wurden, wurde von einem nicht verifizierten, aber möglicherweise passenden Gammastrahlenausbruch aus demselben Bereich des Himmels begleitet. Dies ist vom konventionellen Standpunkt aus unerklärlich, der besagt, dass die gesamte Materie zu einer Singularität komprimiert und unfähig wäre, wieder herauszukommen.

Wenn 2 Schwarze Löcher verschmelzen und Gammastrahlen aussenden, ist das oben Gesagte sicherlich eine Erklärung, die auch mit der Allgemeinen Relativitätstheorie übereinstimmt. Die Masse hat es (aus unserer Sicht) nie ganz durch den Ereignishorizont geschafft und war durch die enorme Gewalt der Fusion beunruhigt, von denen einige entkamen. Es mag eine tiefe Gravitationsquelle sein, aber ein sehr starker Gammastrahl sollte nur mit dem richtigen Tritt entweichen können (Anziehung durch ein noch größeres Schwarzes Loch, das sich nähert).

Weitere genauere Beobachtungen ähnlicher Ereignisse, die wahrscheinlich recht häufig sind, können weitere Hinweise liefern. Es gibt wahrscheinlich keine andere glaubwürdige Erklärung.

ctrebor
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Vielen Dank für Ihre Antwort, ich würde gerne sehen, ob dies zu weiteren Diskussionen führt!
Jonathan
2
Noch ein Kommentar zu Ihrer ursprünglichen Frage. Das Schwarze Loch würde wie eine winzige Dampfblase in der Mitte des implodierenden Sterns beginnen, der einen ausreichend starken Gravitations- "Druck" erreicht hatte. Es würde sich dann ausdehnen, wenn umgebende Materie und Energie in den kritischen Bereich fallen und dort ankommen. Daher glaube ich nicht, dass Materie aus der Sicht eines externen Beobachters "innerhalb" des kritischen Bereichs liegt.
CTREBOR
Zu Ihrer Information, ich suche Beweise / Referenzen, um das Kopfgeld zu vergeben.
Jonathan
Beweis / Referenzen für was? Es gab einen beachtlichen Hinweis auf Oppenheimer & Snyder. Willst du mehr?
CTREBOR
2
Ihre Kommentare zu Gravitationswellen scheinen Schwierigkeiten zu haben, den Unterschied zwischen der Masse und dem Gravitationsfeld zu verstehen. Nichts über die GW-Detektion besagte, dass Masse aus den Schwarzen Löchern in verschiedene Formen von Strahlung ausgestoßen oder auf andere Weise umgewandelt wurde. Die Energie war bereits in den Gravitationsfeldern vorhanden, die innerhalb des Universums und außerhalb des Ereignishorizonts existieren. Es war diese Energie, die in Strahlung umgewandelt wurde. Was "tatsächlich" im Loch ist, ist irrelevant: Was zählt, sind die Felder (Gravitation und EM, nämlich).
Zibadawa Timmy
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Was Sie beschreiben, ist im Grunde die Interpretation von Schwarzen Löchern "kollabierter Stern" (Eng) oder "gefrorener Stern" (Rus), die vor Mitte der 1960er Jahre üblich war. Es war ein Fehler.

Angenommen, Sie sind in Bezug auf das Schwarze Loch entfernt und stationär. Sie werden beobachten, wie sich infallierende Materie asymptotisch dem Horizont nähert und mit zunehmender Rotverschiebung immer schwächer wird. Bedeutet das, dass die Materie am Horizont "verklumpt"? Angenommen, Sie werfen sich in Richtung des Schwarzen Lochs, um herauszufinden, was Sie sehen. Was Sie finden werden, ist, dass es vor langer Zeit in das Schwarze Loch gefallen ist.

Mit anderen Worten, der vernünftigste Weg zu beantworten, ob sich infallierende Materie am Horizont ansammelt oder nicht, besteht darin, die Situation aus dem Rahmen dieser infallierenden Materie zu betrachten. Und da ist es klar: Nein, es verklumpt nicht, wenn es in endlicher Eigenzeit den Horizont überquert. (Abgesehen davon ist für ein Schwarzschild-Schwarzes Loch das Fallen aus der Ruhe genau Newton in Schwarzschild-Radialkoordinate und der richtigen Zeit.)

Die "gemeinsame Sichtweise" wurde 1939 von Oppenheimer und Snyder anerkannt, aber erst in den 1960er Jahren wurde sie mit der Arbeit von Zel'dovich, Novikov et al. Allgemein als wirklich bedeutend in der Gemeinde anerkannt. 1965 führte Penrose auf der Grundlage der Eddington-Finkelstein-Koordinaten (1924/58) konforme Diagramme ein, die deutlich zeigten, dass der Kollaps der Sterne nicht verlangsamt wird, sondern zu einer Singularität führt. Für einen Überblick über die Geschichte dieses Standpunktwechsels vgl. Kip Thorne et al., The Memberane Paradigm (1986). Diese Themen werden häufig in vielen Relativitätslehrbüchern behandelt.

Ok, aber da es immer noch unendlich viel Zeit in dem Rahmen braucht, der an einen stationären entfernten Beobachter angepasst ist, heißt das, dass sich der Horizont nie in diesem Rahmen bildet? Es bildet sich: Die zugrunde liegende Annahme in dem Argument, dass dies nicht der Fall ist, ist, dass die infallierende Materie das Zentrum des Horizonts erreichen muss, um sich zu formen, oder dass sie einen bereits bestehenden Horizont durchquert, um sich zu erweitern. Aber diese Annahme ist einfach nicht wahr.

Ein Ereignishorizont ist definiert als zukünftige lichtähnliche Unendlichkeit, grob ausgedrückt als ob Lichtstrahlen austreten, wenn man unendlich lange wartet oder nicht. Das heißt, der Standort des Horizonts hängt zu jeder Zeit nicht nur davon ab, was geschehen ist, sondern auch davon, was in Zukunft geschehen wird. Im Rahmen des fernen stationären Beobachters verlangsamt sich die Materie, wenn sie in Richtung des Ereignishorizonts fällt, bis sie sich asymptotisch nähert ... aber der Horizont erweitert sich auch, um ihm zu entsprechen. In ähnlicher Weise muss die anfängliche kollabierende Materie nicht bis zur Mitte kollabieren, damit sich der Ereignishorizont bildet.


Wie kann die endliche Lebensdauer des Schwarzen Lochs aufgrund von Hawking-Strahlung mit der unendlichen Zeit (Zukunft) in Einklang gebracht werden, die für die Erweiterung des Ereignishorizonts (im äußeren Zeitrahmen) benötigt wird?

Es besteht keine Notwendigkeit: [Bearbeiten], dass eine bestimmte Zeitkoordinate nicht die gesamte Mannigfaltigkeit abdeckt, ist ein Fehler des Koordinatendiagramms, nicht der Raumzeit [/ Bearbeiten]. Senden Sie von jedem Ereignis einen omnidirektionalen Ort idealisierter Lichtstrahlen aus. Der Ereignishorizont ist die Grenze des Raumzeitbereichs, aus dem keiner dieser Lichtstrahlen ins Unendliche entweicht. Diese Frage hat eine objektive Antwort - für jeden gegebenen Lichtstrahl wird er entweder entkommen oder nicht.

Ein externer Beobachter müsste unendlich lange warten , um sicherzugehen, wo genau der Ereignishorizont liegt, aber das ist ein ganz anderes Thema. Mit Hawking-Strahlung schrumpft das Schwarze Loch, aber es ändert nichts an der Tatsache, dass Lichtstrahlen von einigen Ereignissen nicht entweichen und somit ein Ereignishorizont existiert.

Hier ist ein Penrose-Diagramm eines kugelförmig zusammenbrechenden Sterns, der ein schwarzes Loch bildet, das anschließend verdampft:

Penrose-Diagramm eines verdampfenden Schwarzen Lochs

r=0r=2mr=0

Angenommen, Sie zeichnen in diesem Diagramm zeitliche Kurven, die sich hartnäckig vom Horizont entfernen, und bestehen darauf, einen Parameter als Zeitkoordinate zu verwenden. Muss die Tatsache, dass Sie Koordinaten ausgewählt haben, die den Horizont ausschließen, damit in Einklang gebracht werden, ob der Ereignishorizont tatsächlich existiert oder nicht? Die Auflösung ist einfach: Wenn Sie über den Horizont sprechen möchten, verwenden Sie keine Koordinaten mehr, die ihn ausschließen.

Stan Liou
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Also ist das richtig? Ab einem Bezugspunkt außerhalb des Schwarzen Lochs sammelt sich die Materie tatsächlich an (oder verklumpt sich) und nähert sich dem Ereignishorizont.
Jonathan
2
Wenn Sie darauf bestehen, "Klumpen" auf diese Weise zu definieren, ja, obwohl ich es nicht tun würde. Was die letztere Frage betrifft, nein: Wenn sich der Horizont erweitert, trägt er die eingefrorenen, rotverschobenen Bilder der Dinge, die in der Vergangenheit gefallen sind, nach außen mit sich. Das ist einer der Gründe, warum ich den früheren Fall nicht als "Klumpen" bezeichnen würde. Vielmehr ist die Schwarzschild-Zeitkoordinate (oder entsprechende Verallgemeinerung für entfernte stationäre Beobachter) am Horizont schlecht verhalten, weshalb sie dort einfach nicht verwendet werden sollte.
Stan Liou
1
Ich bin nicht einverstanden, dass die externe Zeitreferenz nicht verwendet werden sollte, da wir dies "sehen" würden, wenn wir ein Schwarzes Loch betrachten. Es ist ein interessanter Punkt, den Sie gemacht haben, dass sich das "Bild" der gesamten Materie, in die es zuvor gefallen ist, nach außen bewegt, wenn sich der Ereignishorizont erweitert. Vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, auch eine ausführliche Antwort zu geben, die Sie zum Nachdenken anregt!
Jonathan
1
@StanLiou Wie kann die endliche Lebensdauer des Schwarzen Lochs aufgrund von Hawking-Strahlung mit der unendlichen Zeit (Zukunft) in Einklang gebracht werden, die für die Erweiterung des Ereignishorizonts (im äußeren Zeitrahmen) benötigt wird?
Gerald
1
"... aber der Horizont erweitert sich auch, um ihn zu erfüllen." Wie lange dauert das aus Sicht eines entfernten stationären Beobachters?
Kamil Szot
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Wir müssen uns nur überlegen, wo der Zeitdehnungseffekt auftritt. Durch die dann von jedem Standpunkt aus über die Beobachtungen zu denken, dass der frei fallende Objekt und der externe Beobachter ist, können wir abgefunden nur mit dem, was geschieht , im Gegensatz , was scheint der Fall zu sein.

Die Erfahrung der Zeit

Wir müssen uns daran erinnern, dass ein Objekt, das sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt, langsamer durch die Zeit (oder die 4. Dimension) wandert. Dies bedeutet nicht, dass es sich langsamer bewegt, sonst würde es offensichtlich nicht "mit einer bestimmten Geschwindigkeit" fahren.

Wo sich die Zeit verlangsamt, ist das Ticken der physischen Prozesse des Objekts selbst. Mit anderen Worten, meine Uhr würde Ihrer Meinung nach doppelt so langsam ticken, als ich mit 87% Lichtgeschwindigkeit an Ihnen vorbeiflog. Ich würde meine Arme normal bewegen, aber Ihrer Meinung nach würde ich meine Arme anscheinend doppelt so langsam bewegen und würde auch anscheinend in der Größe zusammengedrückt sein (dies ist nicht wirklich relevant).

Der Standpunkt des fallenden Objekts

Wenn Sie das Objekt wären, das in das Schwarze Loch fällt, würden Sie beschleunigen, wenn Sie sich dem Ereignishorizont nähern, aber es würde immer länger dauern , bis Sie auf die Annäherung reagieren und in kürzester Zeit in das Schwarze Loch fallen würden . Aus Ihrer Sicht würde sich Ihre Annäherung an den Ereignishorizont exponentiell beschleunigen.

Mit anderen Worten, Sie würden unglaublich schnell in das Schwarze Loch fallen, aber Sie hätten es kaum bemerkt, weil Ihnen aufgrund der Relativitätstheorie einfach nicht genug Zeit blieb .

Der Standpunkt des stationären Beobachters

Nun wird der stationäre Beobachter außerhalb des Einflusses des Schwarzen Lochs würde beobachtet etwas ganz anderes. Das Licht (oder besser gesagt die Information) über Ihren Abstieg würde immer roter werden, aber es würde auch immer länger dauern, um tatsächlich ihre Augen zu erreichen.

Dies bedeutet, dass der fallende Gegenstand laut Beobachter am Ereignishorizont zum Stillstand gekommen und verschwunden wäre.

Was ist also wirklich "passiert"?

  • Das herabfallende Objekt fiel sehr schnell ein, merkte aber kaum, dass es passierte
  • Der stationäre Beobachter würde denken, dass das Objekt verschwunden ist und nie den Ereignishorizont erreicht hat.
  • Cooper greift auf einige Gravitationsbücher und rettet die Menschheit.
Nick Bedford
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Wie kann der Betrachter dann überhaupt ein Schwarzes Loch sehen, wenn von seiner Position aus nie genug Masse hineinfällt, damit es Gestalt annimmt und von vornherein existiert?
LocalFluff
@LocalFluff Was bedeutet „ein schwarzes Loch“ Mittelwert ? Wenn Sie damit die Gravitationseffekte beobachten, sehe ich das Problem nicht.
Rob Jeffries
Ihr erster Abschnitt ist falsch. Es braucht eine endliche Zeit, um hineinzufallen, dh Zeiterfahrungen durch das Objekt, wie Sie. Wie ein netter Zufall zeigt, stimmt die Zeit, die benötigt wird, um den Horizont (oder eine bestimmte Schwarzschild-Radialkoordinate) zu erreichen, für den radialen freien Fall aus der Ruhe in ein Schwarzschild-Schwarzes Loch genau mit der Vorhersage der Newtonschen Schwerkraft überein.
Stan Liou
@RobJeffries Aber dann würde es für alle äußeren Beobachter ein Neutronenstern bleiben. Für externe Beobachter würden sich niemals Schwarze Löcher bilden, unabhängig davon, wie sie beobachtet werden. Man kann möglicherweise ein Schwarzes Loch sehen, das Hintergrundobjekte durchläuft. Ein nicht-akkretierender SMBH scheint überhaupt nicht, während ein Neutronenstern mit Millionen von Sonnenmassen sehr nahe an seiner Oberfläche ziemlich wild wäre.
LocalFluff
1
@LocalFluff Ein Neutronenstern und ein Schwarzes Loch sind völlig unterschiedlich. Es kann keinen Neutronenstern mit einem Radius in der Nähe des Schwarzschild-Radius geben. Deshalb kann man einen Neutronenstern sehen.
Rob Jeffries
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Die logische Konsequenz ist, dass sich kein Ereignishorizont bilden kann, da sich das erste Teilchen asymptotisch auf Null verlangsamt, kurz bevor sich der Ereignishorizont bildet ( Fermats unendlicher Abstieg ).

Das Auftauchen des Ereignishorizonts benötigt daher von außen gesehen unendlich viel Zeit. Aufgrund der Hawking-Strahlung existiert ein Schwarzes Loch jedoch nur eine begrenzte Zeit. Daher bildet sich kein Ereignishorizont.

Das Frustrierende daran ist, dass man mindestens Stephen Hawking sein muss , um nicht als Geek bezeichnet zu werden.

Der derzeitige Mainstream-Weg, um dieses Paradoxon zu umgehen, besteht darin, zu einer rein allgemeinen relativistischen Geometrie infallierender Raum-Zeit zu wechseln, die den Ereignishorizont nicht erfährt. Auf diese Weise vermeiden Sie den Ereignishorizont als Pol, aber Sie erhalten die Singularität im Zentrum des Schwarzen Lochs, die noch von physikalischen Gesetzen der Quantengravitation bestimmt wird.

Gerald
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Das ist ein interessanter Punkt, der zum Nachdenken anregt. Es wird interessant sein zu sehen, welche weiteren Entdeckungen über Schwarze Löcher gemacht werden. Ich wundere mich immer noch über die Materie, die sich "innerhalb" des Schwarzen Lochs befand, als es sich bildete (z. B. würde ich denken, dass sich diese Materie tatsächlich innerhalb des Horizonts des Schwarzen Lochs / Ereignisses befindet). Obwohl, wenn es richtig ist, dass sich das "Bild" der Materie mit dem Ereignishorizont ausdehnt, könnte sich sogar diese Materie von einem externen Standpunkt aus am Rand des Ereignishorizonts befinden.
Jonathan
@Jonathan Wenn Sie zB die Schwarzschild-Lösung, die einfachste Form eines Schwarzen Lochs, von einem äußeren Beobachter annehmen, müssen Sie drei Zonen unterscheiden: die raumähnliche, die lichtähnliche und die zeitähnliche Zone. Die lichtähnliche Zone entspricht dem Ereignishorizont. Wenn Sie Eigenschaften von Materie zwischen diesen Zonen transformieren, ändern sie ihre physikalischen Eigenschaften so sehr, dass der Begriff "Materie ist" nicht viel Sinn ergibt, weder "Materie" noch "ist". Eine Raumdimension ändert die Rollen mit der Zeit.
Gerald
1
@Jonathan Eine Denkweise könnte sein, dass die Informationen der Materie am Ereignishorizont gespeichert werden. Einige Fluidsimulationen deuten auf eine fraktale Struktur des Ereignishorizonts aufgrund von unfehlbarer Materie hin. Dies könnte eine Möglichkeit sein, das Informationsparadoxon zu überwinden. Das ist weder die Schwarzschild- noch die Kerr-Lösung.
Gerald
1
Ich frage mich, ob wir tatsächlich "unter die Röcke" eines Schwarzen Lochs schauen könnten, wenn es überhaupt ein "dort" geben würde. Das können wir natürlich nicht, und jeder, der behauptet, dass eine Singularität in einem Schwarzen Loch existiert, sagt einfach, dass das mathematische Modell, das er verwendet, besagt, dass es eines gibt. Wenn die gesamte Masse / Energie, die ein Schwarzes Loch ausmacht, am Ereignishorizont zu einer zweidimensionalen Oberfläche komprimiert wurde, gibt es dann eine Möglichkeit, den Unterschied zu beobachten? Schweizer Käse hat Löcher, aber niemand behauptet, dass die Löcher Schweizer Käse sind.
Howard Miller
@Gerald FYI, ich suche Beweise / Referenzen, um das Kopfgeld zu vergeben.
Jonathan
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Denkanstöße für Kosmologen!

Ich komme zu spät zu dieser Diskussion, da ich sehe, dass sie buchstäblich seit Jahren andauert, und weiß nicht, ob es noch jemanden gibt, der diesen Thread überwacht, aber es geht los.

Ich habe in den späten 80ern Astrophysik an der UC Berkeley studiert, daher sind meine Informationen vielleicht ein wenig veraltet. Ich habe in den letzten 30 Jahren viel über dieses Problem nachgedacht und ein paar Ideen postuliert.

Erstens beruhen diese Vermutungen auf den Annahmen:

  • Die Zeit bleibt am Ereignishorizont stehen
  • Ein in die EH fallender Beobachter, der nach hinten schaut, würde beobachten, wie das Universum schnell altert und den Tod heizt
  • ungeladenes, nicht rotierendes Schwarzes Loch mit Sonnenmasse
  • Ein Stern mit 2-3 Sonnenmassen reicht aus, um den Neutronendegenerationsdruck zu überwinden und ein Schwarzes Loch zu bilden (für die Diskussion 2).

Wenn ja, dann Vermutung:

  • Beginnen Sie mit Stern 3 Sonnenmassen
  • wir müssen die Existenz und die Parameter eines geraden Horizonts von seiner "Geburt" an betrachten
  • minimaler Schwarzschild Radius ist nur 12 Meilen (2 Sonnenmassen)
  • Original Hauptreihen-Sternradius ca. 100.000 km (100 m + km für roten Riesen)
  • Der Beobachter umkreist zunächst den Stern
  • Der Stern verbrennt die letzten Anteile an Helium und die Kaskade bricht direkt zum Schwarzen Loch zusammen
  • Wenn ein Stern zusammenbricht, zieht sich eine gewisse Menge Materie innerhalb von 12 Meilen um den Sternschwerpunkt zusammen (nennen wir es 2 Sonnenmassen).
  • Der Ereignishorizont wird nun mathematisch gebildet und die Zeit stoppt für alle Materie in diesem Radius
  • Materie außerhalb dieses Radius fällt weiter hinein, da die Zeit noch nicht aufgehört hat , eine Kompressionskugel um die EH zu erzeugen
  • Materie bereits INNERHALB der EH fällt weiter. (Es hat Dynamik, die erhalten werden muss). ODER STOPPT DIE ZEIT AUCH IN DER EH AUF DER GESAMTEN SCHWARZSCHILD-KUGEL, WENN ALLES EINGEFROREN IST?
  • Der Außenbeobachter würde die Sache beim EH STOP fallen und strahlen sehen
  • Die fallende Materie, die auf das Universum zurückblickte, würde nun das Universum schnell altern sehen, vielleicht sogar bis zu seinem Tod?
  • Wenn ja, bedeutet dies, dass alle einfallenden EH-Stoffe, nachdem sich das EH gebildet hat, am EH eingeschlossen werden, bis das Schwarze Loch verdunstet ist.
  • Dies führt auch zu einer enormen Kompression der fallenden Materie in immer schnelleren Zeiträumen, die von hinten einfallen.
  • In dem gegebenen Beispiel ist dies eine gesamte solare Materiemasse, die sich alle schnell verdichtet und an Druck zunimmt. (Zum EH ist die Zeit stehen geblieben, so dass aus Sicht unseres umlaufenden Sonnenbeobachters keine Wechselwirkung mehr stattfindet, sondern sukzessive weniger zeitaufgelöste Schichten, die weiter von der EH entfernt sind, zu dem Äquivalent eines ganz neuen Sterns verdampfen, der seinen Treibstoff in Sekundenschnelle verbrennt viele Sekunden (IE SUPERNOVA)
  • UND es gibt das Ungleichgewicht der Anziehungskraft, das jetzt zwischen der solaren Materiemasse an der EH und den 2 solaren Massen innerhalb der SW verursacht wurde
  • Tatsächlich sollten alle durch den Sternenkollaps gebildeten Schwarzen Löcher als ein 12 Meilen breiter Schwarzschildradius von 2 Sonnenmassen zu leben beginnen.
  • Das Wachstum von Schwarzen Löchern dieses Typs (ausgenommen ursprüngliche Schwarze Löcher) sollte NUR auf die Anreicherung von EH-Materie oder die Verschmelzung von EHs von Schwarzen Löchern zurückzuführen sein.
  • Keine Materie sollte jemals in unserem Leben in die EH (oder durch sie hindurch) fallen, oder sogar in das Universum, solange wir behaupten, dass ein Beobachter, der in ein Schwarzes Loch fällt, sieht, dass das Universum schnell hinter sich (der Zukunft) altert.
  • Der gesamte Nachweis von Strahlung aus Schwarzen Löchern ist daher auf Wechselwirkungen von Materie in unmittelbarer Nähe des EH zurückzuführen
  • Was wirft die Frage auf, geht GRAVITY über die EH hinaus?
  • Wenn nicht, sollte ein Schwarzes Loch bei seiner Entstehung "2" Sonnenmassen verlieren (kann nur testen, ob wir die Masse vor und nach ihrer Entstehung in einer möglicherweise sichtbaren binären Supernova messen können
  • Wenn jedoch die Schwerkraft das EH als akzeptiert überschreitet, sollte die Schwerkraft der Sonnenmassen am EH eine entgegengesetzte Kraft auf die Materie im Inneren ausüben und den Kollaps im Inneren des EH VERZÖGERN!
  • Außerdem sollte es einen "Klingeleffekt" geben, der von unseren neuen Gravitationswellendetektoren "gehört" wird, da die Materie im Inneren nicht nur unendlich in eine Singularität zusammenfällt, sondern "abprallt" und von der Schwerkraft und verschiedenen Schichten der Zeitdilatation widerhallt
  • Als ob, könnte dies sogar zu einer Art "Torus" führen, bei dem Dimensionalitäten vertauscht oder umgekehrt werden (Zeit / Entfernung) und nicht zu einer Singularität
  • Hinzu kommt die Planckdichte mit diesen gegensätzlichen inneren Kräften und möglicherweise einige bizarre Raum-Zeit-Topologien.
  • PURE-Spekulation: Die Umgebung INNERHALB des Schwarzen Lochs sieht aus wie die Geschichte unseres eigenen Universums, wenn man einfach den Pfeil der Zeit ändert. (Das Universum dehnt sich nicht so aus, wie wir es wahrnehmen, sondern komprimiert sich zu einem Torus mit unterschiedlichen Abständen von unserem Standpunkt und unterschiedlichem Ausmaß an Zeitdilatation.)
  • Als Student schrieb ich eine Arbeit, dass unser Universum das Innere eines Schwarzen Lochs ist, und ich habe in den letzten 30 Jahren viele Theorien gesehen, die auf diese Lösung abzielten
  • Einschließlich der neuesten Ideen, dass unser Universum ein komprimiertes (3D) Hologramm auf einer 4-dimensionalen "Kugel" ist, die einen Ereignishorizont darstellt, der der Entropie unseres gesamten bekannten Universums entspricht. Elegant.

Entschuldigung für die furchtbar langatmigen Kommentare hier. Ich bin sicher, die Idee hat mehr Löcher als Schweizer Käse. So sieht das Universum mit all diesen kleinen Taschenuniversen aus, mit denen wir nicht interagieren können!

Die Frage und die Antwort, die für das nächste Verständnis dieser Konzepte von Nutzen sein könnten, lauten wie folgt:

Kann ein Ereignishorizont seine Form ändern?

Wenn die Materie zeitlich auf den Ereignishorizont begrenzt ist, kann sie sich nicht bewegen (relativ zum EH). Wenn einfallende Materie das Ende des Universums oder nur eine sehr lange Zeit erleben kann, dann ist die Materie per Definition zeitgebunden. Wenn es NICHT TD-gesperrt ist, SOLLTE ein fallender Beobachter DAS UNIVERSUM NICHT SCHNELL HINTER IHNEN SEHEN KÖNNEN.

Dann, wenn der EH seine Form ändern kann, entweder:

  • Materie muss sich mit der EH bewegen (Beschleunigung? Impuls? freie Energie?)
  • ODER die EH kann sich als mathematische Definition unabhängig vom Ort der Materie bewegen, wodurch sich das Ausmaß der zeitlichen Ausdehnung der Materie ändert und die Materie außerhalb der EH verlangsamt / beschleunigt / gestoppt wird oder UNBEKANNTE Effekte, wenn sie sich bereits innerhalb der Materie befunden hat EH. (Vermutlich wird ein EH immer größer, aber was ist mit der Form?)
  • zurück in Form: Kann eine EH ellipsoid sein? Pfannkuchen? Wenn es sich von Kugel zu Pfannkuchen ändern kann, heißt das nicht, dass Materie, die sich bereits in der EH in der Nähe des sphärischen Radius befand, jetzt AUS DEM SCHWARZEN LOCH ENTSTEHT, als würde dieser Radius plötzlich schrumpfen? (es sei denn, es wird wieder irgendwie mit der EH gezogen)
  • Wenn dies der Fall ist, würden dann nicht Fusionen von Schwarzen Löchern erlauben, dass Materie aus dem EH entweicht, indem sie eine völlig neue Form der Emission von Schwarzen Löchern darstellt, die keine Hawking-Strahlung ist ? Wie würden wir das erkennen? Wie würden wir es wissen?

Ich denke, die Antwort liegt auf der Hand von LIGO und leistungsfähigeren Versionen dieses Instruments, die in Zukunft online gestellt werden sollen. Die Beobachtung von Änderungen, Ankunftszeiten, Spektrumsvergleichen und schließlich der Richtung von Gravitationswellen und den damit verbundenen Gammastrahlenausbrüchen beim Zusammenführen von Schwarzen Löchern hilft uns dabei, genau zu bestimmen, was passiert, wenn Ereignishorizonte kollidieren!

Vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, diese Ideen zu überprüfen!

Doug Klotz
quelle
2
1) Setzen Sie Ihren Text zwischen zwei Sterne, so :,*this text* damit er kursiv ist . 2) 3 Sonnenmassen reichen bei weitem nicht aus, um ein Schwarzes Loch zu erzeugen. 3) Die Zeit bleibt auf dem EH nur für die fernen Beobachter stehen, Objekte, die in den EH fallen, erfahren nichts, während sie daran vorbeigehen. 4) Alle Texte in Großbuchstaben sehen nicht sehr gut aus. Ich empfehle die kursive Formatierung (oder doppelte Sterne machen Ihren Text fett ).
Peterh sagt wieder Monica
Und tun Sie etwas gegen Ihre Textwand . Wenn Sie möchten, dass die Leute Ihren Beitrag lesen, stellen Sie sicher, dass er leicht zu lesen ist.
Jan Doggen
Sehr interessantes Feedback und auf jeden Fall zum Nachdenken anregend! Es wäre interessant zu sehen, ob zukünftige Beobachtungen (insbesondere LIGO-Beobachtungen zur Verschmelzung von Schwarzen Löchern) mehr Licht aufleuchten, wenn die Zeit tatsächlich am Ereignishorizont eingefroren ist. Es ist ein interessanter Gedanke, dass der Ereignishorizont nicht in der Lage sein sollte, seine Form zu ändern, wenn die Zeit dort eingefroren ist! Auf jeden Fall zum Nachdenken anregen.
Jonathan
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Es wurden einige wundervolle und dennoch technische Antworten gegeben, und ich kann nichts zu diesen sehr netten Antworten hinzufügen, die erklären, warum es nicht sinnvoll ist, zu glauben, dass Schwarze Löcher an ihrem Veranstaltungshorizont "eingefroren" werden. Aber ich kann eine Antwort mit einer wesentlich nützlicheren philosophischen Perspektive geben, die besagt, dass die zentrale Lehre der Relativitätstheorie darin besteht, dass die Realität eine Reihe von Dingen beinhaltet, die an verschiedenen Orten und zu verschiedenen Zeiten geschehen. Die Realität ist also etwas Lokales. Wenn Sie also wissen möchten, was an einem bestimmten Ort und zu einer bestimmten Zeit passiert ist (unabhängig davon, wie Sie diesem Ort und dieser Zeit Zahlen zuweisen, entspricht dies der Wahl der Koordinierungsmethode für die Erdoberfläche), sollten Sie jemanden fragen, der dies war an diesem Ort und zu dieser Zeit!

Nach dieser einfachen Regel sollten wir uns vorstellen, jemanden, der über einen Ereignishorizont fällt, zu fragen, ob sich noch ein Schwarzes Loch gebildet hat oder nicht. Sie werden sagen, dass es so ist, und sie werden sagen, dass sie in einer endlichen Zeit zu diesem zentralen Schwarzen Loch gelangen. Ob Sie diese Nachricht erhalten oder nicht, ist ein schwierigeres Problem, aber sie werden es trotzdem sagen, weil die Realität irgendwo passiert und wir können uns immer vorstellen, dass jemand da ist, um sie zu erfahren - und sie danach zu fragen . Oder stellen Sie sich zumindest vor, was sie sagen würden, wenn die Kommunikation schwierig oder unmöglich wird.

Wenn Sie diese eine einfache Regel befolgen, verschwinden alle diese scheinbaren Koordinatenparadoxien sofort. Koordinaten sind eine nützliche Sprache für Berechnungen, aber keine nützliche Sprache für Aussagen über das, was ist. Das ist ein Problem für die Beobachtung, und alle Beobachtungen sind lokal - niemand beobachtet jemals eine Koordinate, und aus willkürlichen Koordinatenwahlen wird viel zu viel gemacht.

Ken G
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" alle beobachtungen sind lokal " - diese einfache aussage hat es in sich! Kopenhagener Interpretation ... Verstrickung ... gibt es keine unabhängige Realität?
Chappo sagt Reinstate Monica
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Der Wissenschaft jedenfalls nicht zugänglich. Die Wissenschaft muss empirisch sein, muss also beobachterbasiert sein, damit sie nur lokale Ereignisse beschreiben kann. Dies kann den Anwendungsbereich einschränken. So halten wir unsichtbare Feen von der Wissenschaft fern, aber wir wissen nicht, was wir sonst verlieren. Wenn jedoch irgendwo jemand sagt, dass sich das Schwarze Loch gebildet hat und dass es einen Ereignishorizont überschreitet, müssen wir zulassen, dass das Schwarze Loch existiert - auch wenn wir wissen, dass wir die Nachricht niemals empfangen und daher kein globales Konzept generieren können aus unseren eigenen Beobachtungen.
Ken G
Einstein war zutiefst beunruhigt über die Erkenntnis, dass die Realität relativ ist, weshalb er 1950 an Schrödinger schrieb: "Sie sind neben Laue der einzige zeitgenössische Physiker, der sieht, dass man die Annahme der Realität nicht umgehen kann, wenn man nur ehrlich ist Die meisten von ihnen [andere Physiker] sehen einfach nicht, welche Art von riskantem Spiel sie mit der Realität spielen - Realität als etwas, das unabhängig von dem ist, was experimentell festgestellt wurde. "
Chappo sagt Reinstate Monica
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Ich bin immer wieder überrascht von dieser Einstellung, denn mir scheint klar, dass wir durch unsere Wahrnehmungsfähigkeit immer eingeschränkt sein werden. Es gab nie eine Garantie, dass wir die Realität in einer Art reiner Form wahrnehmen könnten - es würde immer das sein, was unsere Filter passiert. Sogar die Entscheidung, Wissenschaft zu betreiben, bringt zusätzliche Filter mit sich. Wo war die Garantie, dass nichts jemals verloren gehen würde?
Ken G
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Ein Beobachter, der in ein Schwarzes Loch fällt, sieht sich nicht ungehindert in die Singularität fallen. Das Schwarze Loch verdunstet immer vor der Unendlichkeit, daher fällt der Betrachter in die Mitte eines verdunsteten Schwarzen Lochs und findet nichts Besonderes als den universellen Hitzetod.

Kluger Kerl
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Übrigens scheinen Physiker überall verwirrt darüber zu sein, was passiert, wenn man die Unendlichkeit hinzufügt. Verdunstung von Schwarzen Löchern ignorieren. Die Behauptung ist, dass die Physik in allen Bezugssystemen gleichermaßen gilt. Nur dass es für einen weit entfernten Beobachter keinen Bezugsrahmen gibt, denn nach unendlich langer Zeit fällt das unfehlbare Motiv immer noch nie über den Horizont hinaus. Es gibt also keinen offensichtlichen Grund zu der Annahme, dass der unfehlbare Beobachter zur Zeit = unendlich eine normale Erfahrung machen wird. Sie können keine Unendlichkeit addieren oder durch Unendlichkeit dividieren. Sie haben den Kontakt zu physikalischen Konzepten verloren, wenn Sie versuchen, dies zu tun.
Smart Guy
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Das ganze Problem ergibt sich aus einer ungültigen analytischen Erweiterung. Es ist, als würde man versuchen, das Universum so zu beschreiben, als würde sich ein Photon entfalten. Das Universum würde nur mit zwei Zuständen existieren: t = 0 und t = 1. Die beiden Zustände hätten keine erkennbare Beziehung und wären wirklich willkürlich, da die Photonenerfahrung eine Division der Zeit durch unendlich erfordert und daher bedeutungslos ist, darüber zu sprechen.
Smart Guy
Ich verstehe nicht, was an dieser Antwort falsch ist, wenn angenommen wird, dass Schwarze Löcher tatsächlich aufgrund von Falkenstrahlung verdunsten und die Zeitdilatation so ist, dass der in das Schwarze Loch fallende Beobachter die Zukunft des Universums beobachtet. Könnte schön sein, wenn die Antwort ein wenig darauf eingeht. Auf jeden Fall ein faszinierender Gedanke! In diesem Fall glaube ich nicht, dass es um unendliche Zeit geht, da eine endliche Zeitspanne vergehen würde, bevor das Schwarze Loch verdunstet. Siehe auch: astronomy.stackexchange.com/questions/2524/…
Jonathan
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Es ist falsch, weil der Infaller in kurzer Zeit mit seiner eigenen Uhr das Zentrum erreicht. Sie kümmern sich nur nicht um die Zeitkoordinate, die von einer Person im Unendlichen verwendet wird, und wir sollten keine nicht-lokale Zeitkoordinate verwenden, um irgendwo anders zu sagen, was los ist. Dies ist eine der zentralen Lektionen der Relativitätstheorie - die Realität ist lokal , fragen Sie die Person vor Ort. Alles andere sind nur Koordinaten, und viel zu viel besteht aus Koordinaten.
Ken G
Dies ähnelt in der Tat der Frage, die sich in der Kosmologie stellt - dem "beobachtbaren Universum". Darüber hinaus gibt es Drachen, von denen wir annehmen, dass sie das kosmologische Prinzip durchkreuzen. Wir wissen jedoch nur, dass wir niemals das vollständige, globale Universum kennen werden, und was auch immer der Beobachter sonst noch enthalten könnte Erleben, aber wir werden es nie tun.
Ken G