Скорость света в черной дыре

Если бы у меня был направленный источник фотонов, и я поместил бы его внутрь черной дыры, направленной вверх и в сторону видимой Вселенной, я предполагаю, что фотоны, движущиеся со скоростью света, замедлились бы и изменили направление обратно к центру.

Итак, если я возьму тот же источник и поместю его снаружи черной дыры, направив его внутрь, к центру черной дыры, могу ли я предположить, что испущенный фотон будет двигаться к центру быстрее, чем скорость света, с которой он уже движется?

Я проголосовал за вас, потому что мне нравятся образы, но свет так себя не ведет. Свет распространяется по прямой линии, искривляясь только тогда, когда искривлено пространство, а именно внутри горизонта событий черной дыры. Все возможные пути света от вашего источника изгибаются к сингулярности, нет никакого подъема, замедления или обратного хода, только все направления указывают на сингулярность. Тем не менее, я бы предпочел не делать этого ответа, поскольку я все еще нахожу диаграммы пространства-времени запутанными.
@userLTK спасибо. но если бы источник был немного выше сингулярности, и один фотон был испущен перпендикулярно сингулярности, конечно, фотон должен был бы изменить направление, и это означало бы, что скорость света замедлится и остановится, прежде чем он будет притянут к сингулярности. . или я полный идиот)
Небольшое предупреждение: все ответы здесь основаны на предположении, что наше понимание черных дыр (то есть общая теория относительности, наряду с нашими моделями черной дыры, в первую очередь Шварцшильда и Керра) продолжает описывать внутреннюю часть горизонта событий с той же точностью, что и он описывает внешнее. У нас нет причин верить во что-то еще, но если предположить, что эти модели действительно (близки) к истине, мы никогда не узнаем фактического ответа.
У меня сложилось впечатление, что понятия «вверх» и «вне» не имеют смысла в контексте внутри горизонта событий черной дыры.
Это не ответ на этот вопрос, но одна идея, которую мне сказали, заключалась в том, что фотон может терять энергию из-за красного смещения и делает это так же, как покидает гравитацию, двигаясь с той же скоростью (в основном). Так что, если вы излучаете фотон близко к горизонту событий, он будет смещаться в красную сторону почти без энергии при движении на скорости. Это похоже на клубок нити, который разворачивается в никуда, не замедляясь. Ссылка: физика.stackexchange.com /questions/11726/ … . Также, учитывая искривленное s/t, фотон может вернуться, никогда не замедляясь.
@tnt-rox ответ, по-видимому, c) оба вышеизложенных см. Второй абзац en.wikipedia.org/wiki/Redshift «Некоторые красные смещения являются примером эффекта Доплера ... Наконец, гравитационное красное смещение — это релятивистский эффект, наблюдаемый в электромагнитных излучение, выходящее из гравитационных полей». И красный свет имеет меньше энергии, чем синий свет
Насколько я понимаю, такие понятия, как «скорость» и «направление», не имеют смысла внутри черных дыр.
Почему мы предполагаем, что черные дыры круглые?
@ Fandango68 Мы этого не делаем. Когда вы видите «круглую невращающуюся черную дыру», представьте себе «черную дыру, в которой горизонт событий представляет собой поверхность сферы». Он мало что говорит о внутренней структуре черной дыры, которую обычно изображают как своего рода «воронку» (принимающую сумасшедшие формы с участием вращения и электромагнетизма) сильно искаженного пространства-времени, которое может быть, а может и не быть. конец" в сингулярности (которая не может быть полностью описана общей теорией относительности). А почему горизонт событий круглый? С математикой проще. У нас также есть модели вращающихся и заряженных черных дыр, которые не имеют сферической формы.
@tnt-rox Вы не можете быть «немного выше сингулярности», потому что внутри горизонта событий сингулярность — это не точка в пространстве, а точка во времени . Это все равно, что сказать, что в следующий вторник источник «чуть выше».
@Luaan, похоже, по той же причине у нас есть сферические коровы :)
@ Fandango68 Я думаю, что для некоторой метрики расстояния черные дыры имеют идеальную сферическую форму. На самом деле мы можем сказать, что горизонт событий находится на бесконечном расстоянии от центра черной дыры в большинстве разумных метрик расстояния, поэтому по определению это сфера.
@Luaan, так ты говоришь, что чем ближе мы подходим к черной дыре, тем меньше и меньше она кажется круглой, но с большого расстояния она выглядит круглой, потому что все во Вселенной «круглое»?
@Luaan - да, пожалуйста. В любом случае, спасибо
Не существует такой вещи, как движение прямо к центру черной дыры, потому что пространство-время искривлено, поэтому фотоны, которые вы выпускаете вперед и назад, могут двигаться быстрее вбок и иметь ограниченный путь по сравнению с внешним радиусом, который, возможно, не существует и это скорее спираль внутри.

Ответы (3)

Это так не работает. Наблюдатель у источника света (да и вообще любой наблюдатель где-либо еще) всегда будет видеть свет, движущийся (в вакууме) со скоростью света локально.

В вашем мысленном эксперименте также есть серьезная проблема. У вас не может быть стационарного источника света в пределах горизонта событий черной дыры. Он и все остальное вокруг него должно двигаться внутрь. Это так же неумолимо и неизбежно, как течение времени для наблюдателя за горизонтом событий.

На мой взгляд, лучший «визуальный» способ осмыслить ситуацию внутри горизонта событий — это представить, как ваши фотоны света, как лосось, пытаются плыть против течения, в то время как вы находитесь на лодке, плывущей по течению и выпускающей лосося в воду. . Вы всегда будете видеть, как лосось плывет с некоторой скоростью относительно вашей лодки. К сожалению, если поток течет достаточно быстро, лосось не будет продвигаться вперед, и вы оба будете сметены водопадом (сингулярность) немного ниже по течению.

Точно так же ваш здравый смысл терпит неудачу в ситуации, когда свет направляется в сторону черной дыры. Свет всегда измеряется так, чтобы иметь скорость с локально . Именно соблюдение следствий этого принципа приводит ко всему странному поведению, которое демонстрируют черные дыры.

это прекрасный ответ. Если я правильно вас понял, не существует такого понятия, как «стационарный объект», это что-то вроде универсальной константы или просто плод нашего воображения. )
@tnt-rox Внутри горизонта событий нет такого понятия, как статический наблюдатель (иногда называемый оболочечным наблюдателем).
Хорошее объяснение без сложной терминологии.
Не пропущено ли слово "вакуум"? Свет не всегда распространяется с .
Не пытайтесь повторить это дома.
Я помню, как Леонард Сасскинд использовал в своих лекциях то же самое «рыба, плывущая вверх по течению». Он хорошо улавливает суть.
@EricDuminil У меня сложилось впечатление, что свет ДЕЙСТВИТЕЛЬНО всегда движется со скоростью c, но в не вакууме он рикошетит от частиц, заставляя его идти по более длинному пути и делая его КАЖЕТСЯ медленнее.
@Feathercrown фактически поглощает и переизлучает (другой фотон). Вас может заинтересовать «иллюзия» галактик, демонстрирующих движение «быстрее света» en.wikipedia.org/wiki/Superluminal_motion . Аналогичное заблуждение.
@JackR.Woods О, это имеет смысл.

Вы не можете превысить скорость света «локально». Но вы можете - видите - представить * расстояния увеличиваются быстрее, чем скорость света .

Если под путешествием вы подразумеваете «движение по сравнению с местным пространством-временем», то свет не может двигаться быстрее скорости света. В вашем примере расстояние увеличивается быстрее скорости света, потому что пространство-время затягивается внутри черной дыры под действием ее гравитации.

* На самом деле вы не можете «видеть» это, потому что для того, чтобы сделать то же самое, вам нужно как-то передать какую-то информацию! Это невозможно из-за этого проклятого ограничения c .

@j-chomel, твой ответ великолепен, мне особенно нравится, что «расстояния увеличиваются быстрее скорости света» теперь, когда я начинаю понимать эту концепцию.
@tnt-rox, некоторое время назад у меня был подобный вопрос, и я многому научился из полученных ответов: astronomy.stackexchange.com/questions/19909/… .
Именно поэтому диаметр видимой Вселенной (93 миллиарда световых лет) может быть больше, чем количество лет, прошедших с момента ее создания (13,8 миллиарда лет).

Скорость света останется постоянной. Хотя то, как оно воспринимается вблизи черной дыры, меняется в зависимости от того, где и как оно воспринимается, оно остается постоянным. Скорость света не увеличивается и не уменьшается только потому, что он находится рядом с черной дырой.

Скорость света в черной дыре
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 5v