Падіння в чорну діру

Уявімо собі, як має виглядати падіння в шварцшильдівську чорну діру. Тіло, вільно падаюче під дією сил гравітації, знаходиться в стані невагомості. Падаюче тіло буде відчувати дію приливних сил, що розтягують тіло в радіальному напрямку і стискають – у тангенціальному. Величина цих сил зростає і прагне до нескінченності при. У деякий момент власного часу тіло перетне горизонт подій. З точки зору спостерігача, що падає разом з тілом, цей момент нічим не виділено, проте повернення тепер немає. Тіло виявляється в горловині (її радіус в точці, де знаходиться тіло і є), стискається настільки швидко, що відлетіти з неї до моменту остаточного схлопування (це і є сингулярність) вже не можна, навіть рухаючись зі швидкістю світла.

Розглянемо тепер процес падіння тіла в чорну діру з точки зору віддаленого спостерігача. Нехай, наприклад, тіло буде світиться і, крім того, буде посилати сигнали йому з певною частотою. Спочатку віддалений спостерігач буде бачити, що тіло, перебуваючи в процесі вільного падіння, поступово розганяється під дією сил тяжіння у напрямку до центру. Колір тіла не змінюється, частота сигналів практично постійна. Проте, коли тіло почне наближатися до горизонту подій, фотони, що йдуть від тіла, будуть відчувати усе більше і більше гравітаційне червоне зміщення. Крім того, через гравітаційне поля всі фізичні процеси з точки зору віддаленого спостерігача будуть йти все повільніше і повільніше: годинник, закріплений на радіальній координаті r без обертання, буде йти в нескінченну кулькість разів повільніше. Буде здаватися, що тіло у надзвичайно сплющеному вигляді буде сповільнюватися, наближаючись до горизонту подій і, врешті-решт, практично зупиниться. Частота сигналу буде різко падати. Довжина хвилі, що випускається тілом світла, буде стрімко рости, так що світло швидко перетвориться на радіохвилі і далі в низькочастотні електромагнітні коливання, зафіксувати які вже буде неможливо. Перетину тілом горизонту подій спостерігач не побачить ніколи, і в цьому сенсі падіння в чорну діру буде тривати нескінченно довго. Є, однак, момент, починаючи з якого вплинути на падаюче тіло віддалений спостерігач вже не зможе. Промінь світла, посланий слідом за цим тілом, його або взагалі ніколи не наздожене, або наздожене вже за горизонтом. Крім того, відстань між тілом і горизонтом подій, а також "товщина" сплющеного (з точки зору стороннього спостерігача) тіла досить швидко досягнуть планковської довжини і (з математичної точки зору) будуть зменшуватися і далі. Для реального фізичного спостерігача (що проводить вимірювання з планковською похибкою) це рівнозначно тому, що маса чорної діри збільшиться на величину маси падаючого тіла, а значить радіус горизонту подій зросте, і падаюче тіло виявиться "всередині" горизонту подій за кінцевий час.

Аналогічно буде виглядати для спостерігача і процес гравітаційного колапсу. Спочатку речовина кинеться до центру, але поблизу горизонту подій стане різко сповільнюватися, випромінювання піде у радіодіапазон, і в результаті віддалений спостерігач побачить, що зірка згасла.