Влияние гравитации на фотоны, удаляющиеся от источника

Поскольку фотон не имеет массы и всегда должен иметь скорость c , если бы я направил лазер прямо вверх (так что гравитация Земли притянула бы его прямо назад), как бы это повлияло на фотон? Это не замедлит и не отвлечет его, верно? Насколько я понимаю, это уменьшит частоту фотона (поскольку его кинетическая энергия должна быть уменьшена, точно так же, как классический объект потерял бы кинетическую энергию). Если дело в том, что при этой траектории произойдет только гравитационное красное смещение (и, пожалуйста, поправьте меня, если я ошибаюсь), у меня есть два похожих вопроса:

Не будет ли поэтому на свет, покидающий галактику, влиять гравитационное красное смещение? Включено ли это, когда физики выполняют расчеты относительно расширения галактик вдали от нас (и насколько точными могут быть эти расчеты, учитывая общие оценки распределения масс и т. д., в частности, учитывая гравитационные эффекты темной материи)? Если нет, то может ли быть так, что то, что мы сейчас считаем разделением этих галактик, в какой-то мере, в первую очередь или даже полностью связано с гравитационным воздействием света?

Кроме того, не смог бы свет тогда покинуть черную дыру, если бы он вошел точно перпендикулярно горизонту событий, а черная дыра вообще не двигалась ортогонально траектории фотона? (Или, возможно, более правдоподобно, если фотон испускается изнутри черной дыры с относительной скоростью c по направлению к горизонту событий.) А затем просто выходит с другой стороны с сильным красным смещением (до частоты почти 0 Гц)? Я знаком с уравнениями ОТО для гравитационного красного смещения, но они также не работают внутри радиуса Шварцшильда (поскольку знаменатель становится квадратным корнем из отрицательного числа).

Извините, если это просто запутанная болтовня кого-то, кто знает достаточно, чтобы быть опасным.

«Свет не смог бы тогда покинуть черную дыру, если бы он вошел точно перпендикулярно горизонту событий» . --- Мэтью, пожалуйста, подумай об этом немного. Если бы свет мог уйти, была бы это черная дыра? Из Википедии: определяющей чертой черной дыры является появление горизонта событий — границы в пространстве-времени, через которую материя и свет могут проходить только внутрь, к массе черной дыры. Ничто, даже свет, не может покинуть пределы горизонта событий.
Это общепринятое определение, но это не значит, что математика не указывает на что-то другое. Свет движется относительно черной дыры в точке c — если он не находится прямо от центра, он будет двигаться по орбите вокруг нее, все еще в точке c . Но если он движется прямо от центра, то гравитация — по крайней мере согласно ОТО — приведет только к красному смещению. По крайней мере, если моя математика верна.

Ответы (2)

По первому вопросу: Конечно, на свет, излучаемый галактикой, влияет гравитационное красное смещение, но эффект мал и не зависит от расстояния галактики от нас. (См. также вопрос « Почему «гравитационным» красным смещением пренебрегают в масштабах галактик и скоплений галактик? ».)

На второй вопрос: Оказавшись внутри черной дыры, вы не можете излучать фотон к горизонту, потому что любое допустимое направление, в котором может двигаться фотон или массивная частица, направлено к центру черной дыры. В некотором смысле пытаться избежать сингулярности, оказавшись внутри горизонта, все равно, что пытаться избежать завтрашнего дня снаружи.

Вы говорите: «Оказавшись внутри черной дыры, вы не можете излучать фотон по направлению к горизонту», но я не говорю, что хочу излучать фотон по направлению к горизонту (где я согласен, что он изгибается обратно к горизонту). центр черной дыры), но вертикально прямо вверх от ядра. Массивная частица, конечно же, будет двигаться как снаряд, практически мгновенно поднимаясь вверх, прежде чем ее притянет гравитация черной дыры. Но фотон не реагирует таким образом — неважно, какова скорость убегания, потому что он всегда будет двигаться со скоростью с , несмотря ни на что, в любой системе отсчета.
Здесь есть важное отличие: если вы испустите фотон внутри горизонта черной дыры, он не уйдет от центра, а затем согнется и вернется к центру. На самом деле все направления, в которых может двигаться фотон, направлены к центру. Но здесь возникает интересный вопрос: что было бы, если бы частица испустила фотон именно при пересечении горизонта, точно вдали от центра? Теоретически фотон должен оставаться неподвижным на горизонте. Смотрите этот вопрос .
Я не уверен, что придерживаюсь идеи, что «любое направление, в котором может двигаться фотон, направлено к центру». Такая геометрия пространства-времени, по-видимому, подразумевает также, что ничто не может «упасть» в черную дыру, потому что нет кривизны, которая могла бы ускорить частицу таким образом. Мне кажется, что горизонт событий больше похож на скалу, но я также знаю из специальной теории относительности, что независимо от моей системы отсчета свет должен двигаться со скоростью света. Объединив эти две интуиции, логично предположить, что фотон должен быть способен покинуть черную дыру.
Действительно удивительно, что внутри горизонта черной дыры частица может двигаться в любом направлении к центру. С другой стороны, неудивительно, что за пределами черной дыры любое направление, в котором вы можете двигаться, направлено в будущее . (В ОТО время — это просто еще одна координата — так уж получилось, что вне черной дыры временная координата любой частицы всегда увеличивается. Внутри черной дыры время теряет свое обычное значение, но расстояние от центра принимает такое же значение, как и время снаружи, поэтому избегать центра — все равно, что избегать завтрашнего дня.)
Вы должны помочь мне это представить. Чтобы упростить, если я возьму двумерную сетку и деформирую ее, независимо от того, как я это сделаю, каждый путь между двумя точками обратим. То же самое верно и для 3D-сетки. Я не вижу геометрического решения, которое порождает эту нелогичную концепцию, согласно которой что-то может двигаться из А в В, но не из В в А. смысл, но не мысль, что все маршруты ведут к центру. Даже со временем в качестве другой координаты я не вижу этого искривления. Вы хотите сказать, что время останавливается? Какова настоящая математика?
Итак, вы идете из точки A=[x, y, z] в точку B=[x+1, y, z]. Но в общей теории относительности пространство-время четырехмерно, поэтому вы фактически переходите от A=[x, y, z, t] к B=[x+1, y, z, t+1]. И если вы попытаетесь вернуться в точку А, вы не сможете этого сделать, потому что вам придется вернуться в прошлое. Теперь внутри черной дыры вы не можете уйти от центра по той же причине. Вам просто нужно представить, что четыре координаты — это λ, φ (т.е. долгота и широта на сфере с постоянным расстоянием от центра), t (время) и r (расстояние от центра). См. en.wikipedia.org/wiki/Schwarzschild_metric .

Вопрос предполагает, что из твердого ядра черной дыры будут испускаться фотоны, то есть они будут летать в воздух, а затем падать обратно.

Черная дыра не черная внутри, если смотреть снаружи. Наоборот, внутри черной дыры небо было бы ярким.

Любой лазер, направленный в небо, передал бы в небо меньше энергии, чем получил от него, поэтому чистый перенос энергии между небом и лазером (от лазера обычной мощности) все равно будет в лазер, а не из него .

Между прочим, это, кажется, предполагает, что мы могли бы общаться с черными дырами, если бы с обеих сторон было соответствующее оборудование — путем измерения разницы в количестве энергии, идущей в определенную точку (поскольку лазер, направленный изнутри черной дыры, ослабил бы поглощение энергии извне), хотя измерение должно было бы проводиться в течение экстраординарного количества земного времени по сравнению со временем в черной дыре.

Эффективный показатель преломления внутреннего неба черной дыры также потребовал бы там лазера с необычайно тонкой фокусировкой и юстировкой.

Ответ совершенно неверный, потому что неверно его допущение — если направить лазер куда-нибудь внутри черной дыры, то это направление будет к центру (а не к горизонту или еще куда-то). Так же невозможно направить лазер изнутри черную дыру наружу, как бы направляя ее во вчерашний день.
@MikeRosoft, если все направления ведут к центру, то как что-то попадает в черную дыру, и откуда эти вещи могут появиться ? Имейте в виду, что я утверждал не то, что лазер будет светить из черной дыры, если его направить на горизонт, а то, что конечным эффектом будет оказание небольшого сопротивления тому, что неумолимо втягивается (и весь этот сценарий следует считать полностью гипотетическим).
См. обсуждение в другом ответе. Точно так же, как любое направление, когда вы находитесь вне черной дыры, ведет к будущему, так и когда вы находитесь внутри, любое направление ведет к центру. И точно так же, как когда вы стреляете лазером, вы не можете поразить цель вчера, так и когда вы делаете то же самое внутри черной дыры, вы не можете поразить цель дальше от центра черной дыры.
@MikeRosoft, это не предполагало попадание в цель дальше от центра.
Влияние гравитации на фотоны, удаляющиеся от источника
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v