Lichtgeschwindigkeit in einem schwarzen Loch

Wenn ich eine gerichtete Photonen emittierende Quelle hätte und sie in einem schwarzen Loch platzieren würde, das nach oben und nach außen in Richtung des sichtbaren Universums zeigt, würde sich die Lichtgeschwindigkeit der Photonen verlangsamen und die Richtung zurück in die Mitte kehren.

Kann ich also annehmen, dass ein emittiertes Photon schneller als die Lichtgeschwindigkeit, mit der es sich bereits bewegt, in Richtung des Zentrums des Schwarzen Lochs wandert, wenn ich dieselbe Quelle nahm und sie außerhalb des Schwarzen Lochs platzierte?

black-hole photons

— tnt-rox
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Ich habe dich gewählt, weil ich die Bilder liebe, aber das Licht verhält sich nicht so. Licht breitet sich in einer geraden Linie aus und krümmt sich nur, wenn der Raum gekrümmt ist, der sich wesentlich innerhalb des Ereignishorizonts des Schwarzen Lochs befindet. Alle möglichen Lichtpfade von Ihrer Quellkurve zur Singularität, es gibt keine Steigungen, Verlangsamungen oder Umkehrungen, es gibt nur alle Richtungen, die auf die Singularität weisen. Das heißt, ich würde es vorziehen, dies nicht zu beantworten, da ich Raum-Zeit-Diagramme immer noch verwirrend finde.

— UserLTK

Kleine Warnung: Alle Antworten hier basieren auf der Annahme, dass unser Verständnis der Schwarzen Löcher (dh der allgemeinen Relativitätstheorie, zusammen mit unseren Modellen eines Schwarzen Lochs, insbesondere Schwarzschild und Kerr) das Innere des Ereignishorizonts mit der gleichen Genauigkeit beschreibt wie zuvor es beschreibt das Äußere. Wir haben keinen Grund, etwas anderes zu glauben, aber wenn diese Modelle tatsächlich (nahe) der Wahrheit sind, können wir die tatsächliche Antwort nie erfahren.

— Arthur

Ich hatte den Eindruck, dass die Begriffe "up" und "out" im Kontext des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs keinen Sinn ergeben.

— Emory

Nach meinem begrenzten Verständnis sind Konzepte wie "Geschwindigkeit" und "Richtung" in schwarzen Löchern nicht wirklich sinnvoll.

— user253751

@ Fandango68 Wir nicht. Wenn Sie "rundes nicht rotierendes Schwarzes Loch" sehen, stellen Sie sich "ein Schwarzes Loch vor, in dem der Ereignishorizont eine Kugeloberfläche ist". Es sagt nicht viel über die innere Struktur des Schwarzen Lochs aus, das normalerweise als eine Art "Trichter" (der mit Rotation und Elektromagnetismus verrückte Formen annimmt) von stark verzerrter Raum-Zeit abgebildet wird, die vielleicht ist oder auch nicht. " "in einer Singularität enden (die sich mit der allgemeinen Relativitätstheorie nicht ganz beschreiben lässt). Und warum rund um den Ereignishorizont? Es ist einfacher in der Mathematik. Wir haben auch Modelle für rotierende und geladene Schwarze Löcher, die nicht sphärisch sind.

— Luaan

Antworten:

So funktioniert das nicht. Ein Beobachter an der Lichtquelle (und in der Tat jeder Beobachter irgendwo anders) wird immer Licht sehen, das sich lokal (im Vakuum) mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet.

Es gibt auch ein großes Problem mit Ihrem Gedankenexperiment. Es ist Ihnen nicht möglich , eine stationäre Lichtquelle innerhalb des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs zu haben. Es und alles andere in seiner Umgebung müssen sich nach innen bewegen. Dies ist ebenso unumgänglich und unvermeidlich wie der Zeitablauf für einen Beobachter außerhalb des Ereignishorizonts.

Meiner Meinung nach ist die beste "visuelle" Art, über die Situation innerhalb des Ereignishorizonts nachzudenken, sich Ihre Lichtphotonen vorzustellen, wie Lachse, die versuchen, stromaufwärts zu schwimmen, während Sie auf einem Boot sitzen, das mit dem Strom fließt und den Lachs ins Wasser abgibt . Sie werden den Lachs immer mit einer gewissen Geschwindigkeit in Bezug auf Ihr Boot schwimmen sehen. Wenn der Bach schnell genug fließt, macht der Lachs leider keine Fortschritte und Sie werden beide etwas flussabwärts über einen Wasserfall (die Singularität) geschwemmt.

Ebenso scheitert Ihr gesunder Menschenverstand daran, dass Licht auf ein Schwarzes Loch gerichtet wird. Licht wird immer lokal mit einer Geschwindigkeit von gemessen . Es folgt mit den Konsequenzen dieses Prinzips, das zu all dem seltsamen Verhalten führt, das Schwarze Löcher zeigen. $c$

— Rob Jeffries
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@ tnt-rox Innerhalb des Ereignishorizonts gibt es keinen statischen Beobachter (manchmal auch als Shell-Beobachter bezeichnet).

— Rob Jeffries

Fehlt nicht das Wort "Vakuum"? Licht bewegt sich nicht immer bei .

c

$c$

— Eric Duminil

Versuche das nicht Zuhause.

— Strawberry

Ich erinnere mich, dass Leonard Susskind in seinen Vorlesungen denselben "Fisch stromaufwärts schwimmt". Es fängt die Essenz gut ein.

— TT.

@EricDuminil Ich hatte den Eindruck, dass Licht immer bei c wandert, aber im Nichtvakuum prallt es von Partikeln ab, was dazu führt, dass es einen längeren Weg nimmt und langsamer wirkt.

— Feathercrown

Sie können die Lichtgeschwindigkeit nicht "lokal" überschreiten. Aber man kann sich vorstellen , -see- ^* Entfernungen erhöhen schneller als die Lichtgeschwindigkeit .

Wenn durch Reisen Sie „ im Vergleich zu den lokalen Raum - Zeit bewegt“ bedeutet, dann kann Licht nicht reisen schneller als die Lichtgeschwindigkeit. In Ihrem Beispiel nimmt die Entfernung schneller zu als die Lichtgeschwindigkeit, da die Raumzeit durch ihre Schwerkraft im Inneren des Schwarzen Lochs mitgezogen wird .

_{* Sie können es tatsächlich nicht "sehen", da Sie einige Informationen benötigen, die irgendwie übertragen werden müssen, um dasselbe zu tun! Dies ist nicht möglich, da diese verdammte c Beschränkung.}

— J. Chomel
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@ j-chomel deine antwort ist genial, ich mag besonders die "entfernungen nehmen schneller zu als lichtgeschwindigkeit" jetzt, da ich anfange, dieses konzept zu begreifen.

— TNT-Rox

@ tnt-rox, ich hatte vor einiger Zeit eine ähnliche Frage und habe aus den Antworten viel gelernt: astronomy.stackexchange.com/questions/19909/… .

— J. Chomel

Genau deshalb kann der Durchmesser des sichtbaren Universums (93 Milliarden Lichtjahre) größer sein als die Anzahl der Jahre seit seiner Entstehung (13,8 Milliarden Jahre).

— vsz

Die Lichtgeschwindigkeit bleibt konstant. Obwohl sich die Art und Weise, wie es in der Nähe eines Schwarzen Lochs wahrgenommen wird, mit der Art und Weise ändert, in der es wahrgenommen wird, bleibt es konstant. Die Lichtgeschwindigkeit nimmt nicht zu oder ab, nur weil sie sich in der Nähe eines Schwarzen Lochs befindet.

— Dunkle Materie
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