Я слышал, что «свет не может покинуть черную дыру» объясняется несколькими способами. Во-первых , если фотон внутри горизонта событий пытается покинуть черную дыру, он теряет энергию из-за гравитации . По мере того, как он теряет энергию, его длина волны становится все длиннее и длиннее, пока его энергия не станет равной нулю.
Куда уходит эта энергия и как она транспортируется?
Это обычная потенциальная энергия из первого курса физики — когда фотон находится близко к черной дыре, он находится глубоко в потенциальной яме. Когда он удаляется от черной дыры, он набирает гравитационную потенциальную энергию, поэтому должен терять кинетическую энергию. Для фотона кинетическая энергия определяется формулой Планка , поэтому фотон смещается в красную сторону до тех пор, пока его частота не станет равной нулю.
Поскольку из-за гравитационного замедления времени чему-то требуется целая вечность, чтобы упасть внутрь черной дыры с точки зрения внешнего наблюдателя, в ней пока нет ничего, что могло бы выйти наружу.
Свет, излучаемый из-за горизонта, действительно достигает внешнего наблюдателя, но, поскольку он еще не попал внутрь, технически он не выходит из черной дыры, потому что всегда был снаружи.
Энергия сохраняется, просто мощность света уменьшается, но, следовательно, продолжительность принимаемого сигнала больше. Поскольку энергия = мощность x время, проблемы с энергией нет.
Если вы бросаете не фотоны, а камни, то сумма кинетической и потенциальной энергии тоже сохраняется: если вы подбрасываете ее вверх, и она возвращается обратно, или кто-то ловит ее и бросает вниз с тем же импульсом, с которым он ее отбросил, удар когда он вернется, будет иметь ту же кинетическую энергию, что и запуск. То же самое касается фотонов, если заменить камнемет на зеркало.
Фотон, вылетевший из окрестности черной дыры, действует на черную дыру. Фотон заставляет черную дыру не находиться в гравитации фотона уже после того, как фотон ускользнул. Другими словами, фотон увеличивает потенциальную энергию черной дыры.
Следующий абзац не может быть наукой, я просто хочу сказать что-то здравое, в отличие от «фотон, который пытается убежать, теряет энергию»:
Фотон, который пытается убежать, пытается делать все то же, что и убегающий фотон: он пытается убежать, он пытается совершить красное смещение, он пытается совершить работу с черной дырой, он не делает этого, он пытается .
Что делает направленный вверх фотон точно на горизонте событий? Ну, он остается на горизонте событий, поэтому не происходит изменения потенциальной энергии фотона и красного смещения фотона.
чушь
Джерри Ширмер