Фотон «застрял» на горизонте событий черной дыры

Согласно тому, что я читал по специальной теории относительности, с является пределом скорости для каждого объекта во Вселенной, и, согласно Эйнштейну, скорость объекта в трех пространственных измерениях плюс его скорость в четвертом временном измерении всегда составляют с .

Однажды я смотрел видео, демонстрирующее, каково это — упасть в черную дыру. В какой-то момент автор заявил, что если фотон будет испущен прямо из сингулярности на расстояние, равное радиусу Шварцшильда, то фотон зависнет там на вечность.

Мой вопрос основан на этих предположениях, поэтому, пожалуйста, дайте мне знать, если они неверны.

Если его движение через пространственные измерения остановится, не будет ли рассматриваемый фотон испытывать время примерно с той же скоростью, что и мы? Будет ли он распадаться?

Ответы (1)

Во-первых, пара вещей:

  • фотоны вообще не «чувствуют» времени именно потому, что они всегда движутся со скоростью с .
  • из-за вышеизложенного фотоны также не распадаются.

Чтобы лучше представить, что происходит, представьте, что горизонт событий — это место, где само пространство-время «падает» в черную дыру со скоростью света. Итак, если вы испускаете фотон точно в тот момент, когда пересекаете горизонт событий, физическому движению фотона в пространстве будет точно противодействовать кривизна пространства-времени на горизонте, и он будет эффективно «зависать» в этом месте.

Однако то, как этот фотон будет наблюдаться , будет сильно различаться для разных наблюдателей:

Падающий наблюдатель, который испускает фотон в тот момент, когда он проходит горизонт событий, будет полагать, что фотон удаляется от него (в точке с , по-прежнему).

Однако удаленный наблюдатель (вдали от черной дыры) вообще никогда не увидит фотон. Или, скорее, удаленному наблюдателю фотон покажется бесконечно красным смещением.

Наблюдатель, который падает в черную дыру после первого падающего наблюдателя, все еще имеет шанс наблюдать фотон (без красного смещения).

Но с практической точки зрения такое «равновесие» было бы крайне нестабильным (фотон не смог бы «парить» очень долго). Это связано с тем, что радиус Шварцшильда черной дыры всегда немного меняется, будь то из-за того, что черная дыра поглощает реликтовое излучение или излучает излучение Хокинга. Таким образом, фотон в конечном итоге либо ускользнет, ​​либо утянется глубже в черную дыру.

Обязательно ли верно, что безмассовые частицы не распадаются? Мне это кажется неправильным, хотя мне приходится ссылаться на несвободные состояния, такие как глюоны, чтобы привести очевидный контрпример.
@JerrySchirmer: я не думаю, что глюоны можно использовать в качестве контрпримера - распадающиеся должны быть вне массовой оболочки ...
@Christoph: Да, и в любом случае это не физические состояния.
@ Джерри Я думаю, что это обязательно верно, потому что, если бы безмассовая частица (на оболочке) распалась, у продуктов обязательно была бы система покоя, в которой было бы нарушено сохранение импульса. Единственным исключением, насколько мне известно, является коллинеарное ветвление, но я бы не считал это процессом распада.
@JerrySchirmer: как бы то ни было, тот факт, что безмассовые частицы не могут распадаться, имеет смысл с классической (релятивистской) точки зрения: квантово-механический распад является случайным и имеет конечную вероятность произойти в течение определенного интервала времени ; теперь подумайте о собственном времени для безмассовых частиц...
@Christoph: энергия безмассовой частицы дает вам шкалу времени в любом кадре. То, что время затухания будет ковариантным, не является большой проблемой. И вы могли бы уйти от возражения Дэвида Z, убедившись, что продукты распада не имеют общей системы покоя. Наверное, правильно, что эти процессы запрещены, но это НЕ ОЧЕВИДНО.
@Christoph: Распадающаяся частица находится не вне оболочки, а внутри оболочки, но с воображаемой массой.
@FredericBrünner: я не говорил о произвольных частицах - или вы имеете в виду конкретный процесс, связанный с распадом глюонов на оболочке?
@Christoph: Я тоже, я говорил о глюонах в том же контексте, что и вы. Распадающийся глюон должен быть внутри оболочки, виртуальный (вне оболочки) глюон на самом деле не является частицей.
Нет общей причины, по которой безмассовые частицы не могут распадаться. См . физику.stackexchange.com/ questions/12488/…
Дмитрий, это своего рода расширение, но наоборот? Т.е. речь идет о некоем уменьшении масштабного коэффициента? Как связаны метрика снаружи и внутри (если должны). Я полагаю, что внутренняя метрика - это метрика Шварцшильда. Я пытаюсь уловить смысл общего утверждения здесь и там, по крайней мере, чтобы исключить то, что неправильно или ложно дружественно.
Фотон «застрял» на горизонте событий черной дыры
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v