Тьма черной дыры — результат гравитации или временного искажения?

Когда объект падает на черную дыру, свет, излучаемый объектом, смещается в красную сторону под действием гравитации. Когда фотоны поднимаются из гравитационного колодца черной дыры, они теряют энергию, они не могут замедлиться, но их длина волны увеличивается. Объект потемнеет по мере приближения к горизонту событий из-за гравитационного красного смещения.

Фотоны, стартующие с горизонта событий, будут смещены в красную сторону до нулевой энергии, и никакие фотоны не смогут путешествовать изнутри горизонта событий.

Мы также будем наблюдать гравитационное замедление времени, последняя секунда перед тем, как объект достигнет горизонта событий, будет растянута на неопределенный срок. Оба эффекта являются частью одной и той же релятивистской теории гравитации. Вы не можете распаковать два эффекта.

Дело в том, что гравитация и искажение хода времени — одно и то же. Свободно падающий объект следует геодезической пространственно-временной траектории в будущее, что просто означает максимально прямой путь, подверженный искривлению пространства-времени. Но «как можно более прямой» переводится как «путь в пространстве-времени, по которому путешественник проходит больше всего времени по всем возможным путям». Это аналогично тому, как геодезическая на Земле представляет собой путь с кратчайшим расстоянием. (Геометрия пространства-времени — это не просто естественное четырехмерное обобщение трехмерной геометрии, а скорее аналог со специальными правилами, основанными на том, как на самом деле работает физика.)

Оказывается, что кривая с наиболее «собственным временем» (время, которое испытывает путешественник) — это та, которая изгибается туда, где время течет медленнее, и время течет медленнее вблизи массивного объекта. Это означает, что, когда вы движетесь в будущее, ваш путь через пространство-время изгибается к массивному объекту. Другими словами, вы двигаетесь все быстрее и быстрее к массивному объекту. Вы падаете.

И, конечно, имеет смысл, что замедление времени уменьшит частоту часов или луча света.

Более того, замедление времени является частью искривления. Всякий раз, когда у вас меняется шкала измерения при перемещении с места на место, если это приводит к изменению геодезических, тогда мы называем это кривизной. И кривизна, возможно, является фундаментальным явлением. И поэтому я бы сказал, что именно замедление времени (наряду с деформацией пространства) является основной причиной того, что свет не может убежать.

Гравитация на самом деле является побочным эффектом или результатом искажения пространства-времени.

Рассмотрим эту простую схему:

Синяя сетка представляет пространство-время, а оранжевая сфера представляет собой массивный объект.

Перемещение в пространстве означает переход от одной плитки к другой, поэтому, когда свет попадает в искаженное углубление в пространстве-времени, он должен не только просто переходить от квадрата к квадрату, но и делать это, пока эти квадраты притягиваются к массивному объекту. Для планеты или средней звезды этим искажением можно пренебречь с точки зрения света, но провал, который могла бы сделать Черная дыра, был бы во много-много раз глубже, чем на приведенной выше диаграмме — пространство втекало бы в дыру с такой же скоростью, или быстрее, чем свет может двигаться по указанному пространству, чтобы пройти через него.

Это как пытаться подняться по нисходящему эскалатору, который всегда движется быстрее, чем вы можете подняться по нему.

Но пространство-время течет, его надо в конце концов вытащить, как скатерть вытащить из-под груды посуды, но масса черной дыры настолько велика, что пространство-время по сути становится приколотым, как вилка в скатерть втыкается вашим другом пытается оторвать его; время замирает в эпицентре дыры.

Важно отметить, что здесь свет ни в коем случае не замедляется, путешествуя через космический вакуум, просто пространство движется в противоположном направлении, препятствуя выходу света в сколько-нибудь значительном количестве сверх ожидаемого уровня излучения Хокинга.