Вопрос о свете, ортогональном горизонту событий

Представьте себе световую волну, ортогональную и чуть выше горизонта событий черной дыры, выпущенную прямо из черной дыры.

Если черная дыра имеет достаточную массу, свет будет притягиваться к черной дыре и в конечном итоге изменит направление.

Мои два вопроса:

  1. Верно ли это предположение?
  2. Если да, то как свет сможет изменить направление, чтобы вернуться к черной дыре, не достигнув скорости 0?
@PM2Ring Чуть выше горизонта событий
Он не меняет направление
@Wolphramjonny, не могли бы вы дать какой-нибудь контекст? Разве он не меняет направление только потому, что находится за горизонтом событий? Он вообще тормозит или поворачивает в другом направлении?

Ответы (2)

Если черная дыра имеет достаточную массу, свет будет притягиваться к черной дыре.

Если свет был испущен из- за пределов горизонта событий, то черная дыра обязательно не имеет достаточной массы. Как только фотон излучается, он движется с локальной скоростью света. Слишком поздно добавлять массу черной дыре, чтобы изменить ее траекторию. Свет, когда он находится далеко от черной дыры, будет иметь меньшую энергию, чем мог бы увидеть наблюдатель на событии.

свет будет притянут обратно к черной дыре и в конечном итоге изменит направление.

Нет, свет никогда не меняет направления, как мяч, подброшенный вверх. Пространство-время вблизи черной дыры (внутри горизонта событий) искривлено настолько, что все направления указывают на черную дыру. Нет направления, в котором вы могли бы указать свету, ведущему наружу.

Отличный ответ. Спасибо!
Просто проверяю... это действительно "все времяподобные направления", верно? Или все пространственноподобные направления тоже съедаются, если вы находитесь достаточно близко к сингулярности?
Пространственные направления для светового луча, которые позволят вам перечислить все возможные светоподобные пути с этим событием в качестве источника. За пределами горизонта сингулярность пересекают некоторые пространственные направления. Внутри горизонта они все делают.
Я хотел бы знать, что, если фотон стартует точно на горизонте событий?
@ j4nd3r53n: Фотон - это не точка, так что же означает «точно в»?
@ j4nd3r53n Я не эксперт, но мое понимание судьбы фотона на горизонте событий заключается в том, что он будет бесконечно путешествовать вокруг черной дыры на горизонте событий, пока масса черной дыры не изменится. Либо она станет более массивной, отодвинув горизонт событий дальше и захватив фотон, либо черная дыра немного испарится, и фотон улетит. С практической точки зрения, фотон не мог бы оказаться на горизонте событий очень долго, потому что это был бы такой тонкий баланс.
@EricTowers Действительно, что означает «точно» в QM? Но затем немного распределите его по обе стороны горизонта событий. Разделится ли он на два?
Действительно хороший ответ. Не могли бы вы уточнить это: «Нет, свет никогда не «меняет» направление, как мяч, когда его подбрасывают вверх». Если вы направляете свет к горизонту изнутри, куда свет первоначально движется, наружу или внутрь? Я знаю, что он должен оставаться внутри горизонта, но иначе может ли он двигаться наружу, оставаясь внутри?
Трудно понять, если вы думаете об обычном трехмерном (плоском) пространстве, но внутри горизонта событий нет пространственного направления, которое указывало бы на «снаружи». Все направления указывают на сингулярность. Мы не можем использовать те же координаты (например, расстояние от сингулярности), которые используются снаружи, чтобы понять местоположение и движение внутри этой области.

Нет, ваше предположение неверно.

Все ванильные черные дыры (без заряда, без вращения) имеют горизонт событий. Если вы находитесь за горизонтом событий, вы находитесь достаточно далеко, чтобы свет, направленный прямо в вас, мог уйти в бесконечность. Как и во всех гравитационных колодцах, она будет смещена в красную сторону. Свет, достигший бесконечности, будет менее энергичным, чем без гравитационного колодца. Свет, излучаемый очень близко к горизонту событий, сильно смещен в красную сторону.

Время течет медленно в гравитационном колодце. Чем глубже, тем медленнее. Так что для побега требуется больше времени, чем вы могли ожидать.

Внутри горизонта событий все, включая свет, движется по траектории, которая заканчивается в сингулярности.

Снаружи черной дыры есть направление, перпендикулярное горизонту событий наружу. Распавшийся возбужденный атом может послать фотон в этом направлении. Он улетит бесконечно далеко. Фотоны, посланные в других направлениях, путешествуют по «прямым» геодезическим. Но в искривленном пространстве «прямая» изгибается к горизонту событий. Траектория вполне может пройти через горизонт событий и закончиться на сингулярности.

Однако если возбужденный атом падает за горизонт событий, все направления ведут к сингулярности. Свет, направленный в том направлении, которое было бы направлено наружу, не распространяется наружу. Внутри горизонта событий пространство искривлено настолько, что интуиция бесполезна. Возможно, вы думаете о фотоне, плывущем против течения, но недостаточно быстром. Но, конечно, есть проблемы с этой мыслью.

Именно на горизонте событий свет никогда никуда не уходил. Конечно, вы не можете поместить свет точно в точку. Либо он будет немного внутри, и его затянет внутрь. Или немного снаружи, и остаток, смещенный в красный цвет, вырвется наружу.

Спасибо за отличный ответ!
" Свет, достигший бесконечности, будет менее энергичным, чем был " - Энергия восходящего фотона не меняется при измерении в той же системе координат. Если фотон приходит ко мне "с красным смещением", то в моих координатах он излучался уже "с красным смещением" и ни разу не изменил своей энергии и цвета. Таким образом, красное смещение здесь относится к тому факту, что энергия обычно зависит от системы отсчета, а не к энергии фотона, изменяющегося в полете.
" Время течет медленно в гравитационном колодце. Чем глубже, тем медленнее. Поэтому требуется больше времени, чтобы уйти, чем вы могли бы ожидать. Свету требуется всего лишь доля секунды, чтобы уйти достаточно далеко от любого физически значимого расстояния, даже от планковской длины.
« Внутри горизонта событий [...] Свет, направленный наружу, не распространяется наружу ». - Как вы указываете «наружу» (или «внутрь») внутри горизонта? Это направления во времени, а не в пространстве. Как навести фонарик на вчерашний день?
@safesphere - Ваши возражения правильны. Я говорил слишком свободно. Я внес некоторые правки, но не уверен, что это улучшит ситуацию. Скажу, что доли секунды могут иметь значение. GPS не будет работать в гравитации Земли без релятивистских поправок.
Вопрос о свете, ортогональном горизонту событий
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v