Каковы следствия фотонов/электронов материи в гравитационном замедлении времени?

Итак, я посмотрел фильм «Интерстеллар», и он заставил меня задуматься. Я даже не буду упоминать все сюжетные дыры, но я хотел спросить о планете, вращающейся вокруг черной дыры. Я всегда думал, что нужно двигаться со скоростью, близкой к скорости света, чтобы испытать замедление времени.

  1. Если вы направите сильный телескоп на людей на поверхности планеты, увидите ли вы, что они движутся очень медленно?
  2. Поскольку фотоны не испытывают замедления времени и всегда движутся с одной и той же скоростью, будет ли поверхность этой планеты и объектов казаться более темной, почти тусклой и черной?
  3. Когда фотон поглощается атомом на поверхности, а затем разряжается и отражается обратно, становится ли скорость вращения электрона атома меньше по сравнению со скоростью света, а поглощение также медленнее по сравнению со скоростью света?
  4. Будет ли больше света попадать на радиометр в единицу времени с точки зрения радиометра, и заставит ли это его вращаться быстрее или медленнее (радиометрическое время, обороты/с)? Не будет ли возрастать «световое давление», потому что атомы не смогут так быстро поглощать и отражать фотоны?

Гравитационное замедление времени является частью общей теории относительности. Замедление времени из-за скорости — это специальная теория относительности.
Хлоя, при наведении курсора на кнопку голосования "за" всплывающее окно будет выглядеть так: "Этот вопрос свидетельствует об усилиях исследователей; он полезен и ясен". Несмотря на то, что ваш вопрос (вопросы) хорошо написан и ясен, не было показано никаких исследований. Однако, учитывая популярность «Интерстеллар», я вслух задаюсь вопросом, должен ли этот сайт иметь «главный вопрос» «Интерстеллар» со ссылками на различные связанные вопросы и ответы.
@AlfredCentauri Спасибо. Я прочитал все «связанные» вопросы на боковой панели. Я мог бы спросить на movie.stackexchange.com, но мне нужен был более строгий ответ от физика.
Хлоя, кажется, ты на правильном пути. Но для вопроса 3 и 4 вам нужно будет указать, что вы подразумеваете под «медленнее». Вы имеете в виду медленнее, наблюдаемое в сверхмощном телескопе, упомянутом в 1, или медленнее, наблюдаемое кем-то на этой планете? На самом деле человек на этой планете почти ни в чем не найдет заметной разницы, учитывая предположение в фильме, что это сверхмассивная черная дыра.

Ответы (2)

Хорошо, давайте рассмотрим вопросы один за другим.

  1. Теоретически ответ положительный. Если вам удастся наблюдать за людьми на планете из области, не находящейся вблизи какой-либо значительной массы, вы увидите, что люди движутся намного медленнее, часы идут медленнее и т. д.

  2. Хотя скорость света в вакууме постоянна, частота света будет другой для стороннего наблюдателя. Вся сцена будет смещена в красную сторону. По сути, свет, который вы обнаружите, будет иметь меньше энергии, чем свет, покинувший планету.

Если планета обладает достаточно большим гравитационным полем, вы можете обнаружить, что то, что вы можете «видеть», на самом деле является частью рентгеновской или ультрафиолетовой части спектра, которая была смещена в красную сторону до частоты, воспринимаемой планетой. глаз. Поскольку источников рентгеновского и ультрафиолетового света гораздо меньше, вы увидите тусклую, почти черную сцену. (Когда я говорю об источниках ультрафиолетового или рентгеновского излучения, я также подразумеваю, что, поскольку ультрафиолетовый свет не достигает поверхности планеты, ни один не отражается. Кроме того, свет в верхней части спектра легче поглощается, чем отражается.)

  1. Когда вы говорите медленнее по отношению к скорости света, вы имеете в виду медленнее, чем это было бы для поверхностного наблюдателя. Если да, то да. Гравитация отвечает за замедление времени, из-за чего внешнему наблюдателю все на планете кажется медленнее. Насколько я понимаю, скорость света здесь только эталонная скорость. Поправьте меня, если я ошибаюсь.

  2. Поскольку сцена была смещена в красную сторону, фотоны, попадающие в радиометр (переносимые внешним наблюдателем), будут иметь меньшую энергию и, следовательно, меньший импульс. Радиационное давление было бы меньше. По крайней мере в моем понимании.

Больше вау. Я предполагаю, что в космосе, без гравитации, атом получил бы 1 фотон за оборот электрона. В гравитационном колодце атом получает 2 фотона за оборот электрона. Мне было любопытно, что происходит с дополнительными фотонами — можно ли их обработать? Красное смещение позаботится об этом, так как они менее энергичны, все уравновешивается. Такая элегантность.
Относительно отраженного света: не будет ли падающий видимый свет смещаться в синий цвет в сторону более высоких длин волн, отражаться от различных поверхностей и смещаться в красный цвет обратно в видимый свет на выходе? Я предполагаю, что свет падает на планету из вселенной в целом.

Из-за гравитационного замедления времени для наблюдателя планеты частота электромагнитного излучения будет меньше. Видимый свет, излучаемый планетой, будет выглядеть как инфракрасный или микроволны. Амплитуда излучения не изменится. Поскольку частота уменьшается, а амплитуда остается постоянной, радиометр будет получать меньше совокупной энергии и будет вращаться медленнее.

Я не верю, что может измениться скорость, с которой атом поглощает фотон. Скорость света бесконечно выше, чем может двигаться масса. Объекты внутри массивной гравитации хорошо поглощают фотоны так же, как и объекты в открытом космосе.

Каковы следствия фотонов/электронов материи в гравитационном замедлении времени?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v