Скорость света в черной дыре

Если бы у меня был направленный источник излучения фотонов, и я поместил бы его внутри черной дыры, направленной вверх и наружу к видимой вселенной, я предполагаю, что фотоны, движущиеся со скоростью света, будут замедляться и обратного направления обратно в центр.

Так что, если бы я взял тот же источник и поместил его за пределы черной дыры, направленной внутрь к центру черной дыры, могу ли я предположить, что испущенный фотон будет двигаться к центру быстрее, чем скорость света, на которой он уже движется?

black-hole photons

— тнт-Rox
источник

Я проголосовал за тебя, потому что я люблю образы, но свет не ведет себя так. Свет движется по прямой линии, изгибаясь только тогда, когда искривляется пространство, которое находится значительно внутри горизонта событий черной дыры. Все возможные пути света от вашего источника искривляются к сингулярности, там нет никакого движения вверх, замедления или реверса, есть только все направления, указывающие на сингулярность. Тем не менее, я бы предпочел не делать этого ответа, так как я все еще нахожу диаграммы пространства-времени запутанными.

— userLTK

Небольшое предупреждение: все ответы здесь основаны на предположении, что наше понимание черных дыр (то есть общей теории относительности, наряду с нашими моделями черной дыры, в особенности Шварцшильдом и Керром), продолжает описывать внутреннюю часть горизонта событий с той же точностью, что это описывает снаружи. У нас нет оснований верить во что-то еще, но если предположить, что эти модели действительно (близки) к истине, мы никогда не узнаем фактического ответа.

— Артур

У меня сложилось впечатление, что понятия «вверх» и «наружу» не имеют смысла в контексте внутреннего горизонта событий черной дыры.

— Эмори

Из моего ограниченного понимания такие понятия, как «скорость» и «направление», на самом деле не имеют смысла внутри черных дыр.

— user253751

@ Fandango68 Мы не знаем. Когда вы видите «круглую невращающуюся черную дыру», представьте себе «черную дыру, в которой горизонт событий является поверхностью сферы». Это не говорит много о внутренней структуре черной дыры, которая обычно изображается как своего рода «воронка» (принимающая сумасшедшие формы с вовлечением вращения и электромагнетизма) сильно искаженного пространства-времени, которое может или не может » конец "в сингулярности (что не может быть описано общей теорией относительности). И почему круглый горизонт событий? Это проще по математике. У нас также есть модели для вращающихся и заряженных черных дыр, которые не являются сферическими.

— Луаан

Ответы:

Это не работает так. Наблюдатель за источником света (и, фактически, любой наблюдатель в другом месте) всегда будет видеть свет, движущийся (в вакууме) со скоростью света локально.

Существует также серьезная проблема с вашим мысленным экспериментом. Это не возможно для вас , чтобы иметь стационарный источник света в пределах горизонта событий черной дыры. Он и все, что находится рядом, должны двигаться внутрь. Это так же неизбежно и неизбежно, как и время для наблюдателя за горизонтом событий.

На мой взгляд, лучший «визуальный» способ осмыслить ситуацию внутри горизонта событий - представить, как ваши фотоны света, как лосось, пытаются плыть вверх по течению, пока вы находитесь на лодке, плывущей по течению и выпускающей лосося в воду. , Вы всегда увидите лосося, плавающего с некоторой скоростью относительно вашей лодки. К сожалению, если поток течет достаточно быстро, то лосось не будет прогрессировать, и вы оба будете проноситься над водопадом (необычностью) чуть ниже по течению.

Точно так же ваш здравый смысл потерпел неудачу в ситуации, когда свет идет к черной дыре. Свет всегда измеряется, чтобы иметь скорость локально . Последствия этого принципа приводят ко всему странному поведению, которое проявляют черные дыры. $c$

— Роб Джеффрис
источник

@ tnt-rox В горизонте событий нет такой вещи, как статический наблюдатель (иногда называемый наблюдателем оболочки).

— Роб Джеффрис

c

$c$

Не пытайтесь повторить это дома.

— Клубника

Я помню, как Леонард Сусскинд использовал ту же самую «рыбу, плывущую вверх по течению» в своих лекциях. Это хорошо отражает суть.

— ТТ.

@EricDuminil У меня сложилось впечатление, что свет всегда движется в точке c, но в не вакууме он рикошетирует от частиц, заставляя его идти по более длинному пути и делая его SEEM медленнее.

— Feathercrown

Вы не можете превышать скорость света «локально». Но вы можете себе представить -see- ^* расстояния увеличить быстрее , чем скорость света .

Если под путешествием вы подразумеваете «движение по сравнению с местным пространством-временем», то свет не может распространяться быстрее скорости света. В вашем примере расстояние увеличивается быстрее, чем скорость света, потому что пространство-время притягивается внутри черной дыры под действием силы тяжести.

_{* На самом деле вы не можете «увидеть» это, потому что вам понадобится некоторая информация, которая будет как-то передана, чтобы сделать то же самое! Это не возможно, из - за этого проклятый гр ограничения.}

— Дж. Чомел
источник

@ j-chomel Ваш ответ великолепен, мне особенно нравится «расстояния увеличиваются быстрее скорости света», когда я начинаю понимать эту концепцию.

— tnt-rox

@ tnt-rox, у меня был похожий вопрос некоторое время назад, и я многому научился из полученных ответов: astronomy.stackexchange.com/questions/19909/… .

— Дж. Чомел

Именно поэтому диаметр видимой вселенной (93 миллиарда световых лет) может быть больше, чем число лет с момента ее создания (13,8 миллиарда лет).

— вс

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

— Темная материя
источник