ความเร็วแสงในหลุมดำ


20

ถ้าฉันมีแหล่งกำเนิดแสงโฟโตไดเรกทีฟทิศทางและวางไว้ในหลุมดำที่ชี้ขึ้นและออกไปสู่จักรวาลที่มองเห็นได้ฉันถือว่าโฟตอนที่เดินทางด้วยความเร็วแสงจะเคลื่อนที่ช้าลงและกลับทิศทางเป็นจุดศูนย์กลาง

ดังนั้นถ้าฉันเอาแหล่งที่มาเดียวกันและวางไว้ด้านนอกของหลุมดำที่ชี้เข้าสู่ศูนย์กลางของหลุมดำฉันสามารถสันนิษฐานได้ว่าโฟตอนที่ปล่อยออกมาจะเดินทางไปที่ศูนย์กลางเร็วกว่าความเร็วแสงที่มันเดินทางไปแล้วหรือไม่


10
ฉันโหวตให้คุณเพราะฉันรักภาพ แต่ความสว่างไม่ได้เป็นอย่างนั้น แสงเดินทางเป็นเส้นตรงโค้งเมื่อมีพื้นที่ว่างซึ่งเป็นนัยสำคัญภายในขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ เส้นทางแสงที่เป็นไปได้ทั้งหมดจากโค้งแหล่งกำเนิดของคุณไปสู่ความเป็นเอกเทศไม่มีสิ่งใดช้าลงหรือย้อนกลับมีเพียงทิศทางเดียวที่ชี้ไปที่เอกฐาน ที่กล่าวว่าฉันไม่ต้องการคำตอบนี้เพราะฉันยังคงพบว่าไดอะแกรมเวลาว่างทำให้เกิดความสับสน
userLTK

4
คำเตือนเล็กน้อย: คำตอบทั้งหมดที่นี่ขึ้นอยู่กับการสันนิษฐานว่าความเข้าใจของเราเกี่ยวกับหลุมดำ (เช่นทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปพร้อมกับแบบจำลองของหลุมดำที่โดดเด่นที่สุดคือ Schwarzschild และ Kerr) อธิบายถึงภายในขอบเขตเหตุการณ์ด้วยความแม่นยำเดียวกัน มันอธิบายด้านนอก เราไม่มีเหตุผลที่จะเชื่อสิ่งอื่นใด แต่สมมติว่าแบบจำลองเหล่านี้เป็นจริง (ใกล้) จริงเราไม่สามารถรู้คำตอบที่แท้จริง
อาร์เธอร์

1
ฉันอยู่ภายใต้ความประทับใจที่แนวคิด "ขึ้น" และ "ออก" ไม่สมเหตุสมผลในบริบทของเหตุการณ์ในขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ
emory

2
จากความเข้าใจที่ จำกัด ของฉันแนวคิดเช่น "ความเร็ว" และ "ทิศทาง" นั้นไม่สมเหตุสมผลในหลุมดำ
253751

2
@ Fandango68 เราทำไม่ได้ เมื่อคุณเห็น "หลุมดำที่ไม่หมุนรอบ" ให้จินตนาการว่า "หลุมดำที่ขอบฟ้าเหตุการณ์เป็นพื้นผิวทรงกลม" มันไม่ได้พูดอะไรมากนักเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของหลุมดำซึ่งมักจะถ่ายในรูปแบบของ "ช่องทาง" (การจับรูปร่างที่บ้าด้วยการหมุนและการดึงดูดของแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง) ของเวลาอวกาศที่บิดเบี้ยวอย่างมากหรืออาจจะไม่ " จบ "ในภาวะเอกฐาน (ซึ่งไม่สามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป) และเหตุใดจึงมีกรอบเหตุการณ์รอบด้าน มันง่ายกว่าในวิชาคณิตศาสตร์ นอกจากนี้เรายังมีแบบจำลองสำหรับการหมุนและหลุมดำที่มีประจุซึ่งไม่ได้เป็นทรงกลม
Luaan

คำตอบ:


32

มันไม่ทำงานอย่างนั้น ผู้สังเกตการณ์ที่แหล่งกำเนิดแสง (และผู้สังเกตการณ์ใด ๆ ที่ใดก็ตาม) จะเห็นการเดินทางของแสง (ในสุญญากาศ) ที่ความเร็วของแสงเฉพาะที่เสมอ

นอกจากนี้ยังมีปัญหาสำคัญกับการทดสอบความคิดของคุณ เป็นไปไม่ได้ที่คุณจะมีแหล่งกำเนิดแสงแบบคงที่ภายในเส้นขอบเหตุการณ์ของหลุมดำ มันและทุกสิ่งทุกอย่างที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียงจะต้องเคลื่อนเข้าด้านใน นี่เป็นสิ่งที่ไม่อาจหลีกเลี่ยงได้และหลีกเลี่ยงไม่ได้เช่นเดียวกับเวลาที่ผ่านไปสำหรับผู้สังเกตการณ์ที่อยู่นอกขอบฟ้าเหตุการณ์

ในความคิดของฉันวิธีคิด "ภาพ" ที่ดีที่สุดเกี่ยวกับสถานการณ์ภายในขอบฟ้าเหตุการณ์คือการจินตนาการถึงแสงโฟตอนของคุณเหมือนปลาแซลมอนที่พยายามว่ายน้ำทวนกระแสน้ำในขณะที่คุณอยู่บนเรือที่มีลำธารไหล . คุณจะเห็นปลาแซลมอนว่ายน้ำด้วยความเร็วตามเรือของคุณเสมอ โชคไม่ดีถ้ากระแสไหลเร็วพอปลาแซลมอนจะไม่คืบหน้าและคุณทั้งสองจะถูกพัดพาไปที่น้ำตก

ในทำนองเดียวกันความรู้สึกร่วมของคุณก็ล้มเหลวเมื่อสถานการณ์การยิงแสงไปยังหลุมดำ แสงจะถูกวัดมักจะมีความเร็วของในประเทศ มันตามมาด้วยผลของหลักการนี้ที่นำไปสู่พฤติกรรมแปลก ๆ ที่หลุมดำแสดงc


7
@ tnt-rox ไม่มีสิ่งเช่นผู้สังเกตการณ์แบบคงที่ (บางครั้งเรียกว่าผู้สังเกตการณ์เปลือก) ภายในขอบฟ้าเหตุการณ์
Rob Jeffries

1
คำว่า "สูญญากาศ" หายไปหรือไม่ แสงไม่สามารถเดินทางไปที่ . c
Eric Duminil

3
อย่าลองทำที่บ้าน.
สตรอเบอร์รี่

1
ฉันจำได้ว่า Leonard Susskind ใช้ "ปลาว่ายน้ำต้นน้ำ" อันเดียวกันในการบรรยายของเขา มันจับแก่นแท้ได้ดี
TT

1
@EricDuminil ฉันอยู่ภายใต้การแสดงผลที่แสงเดินทางอยู่เสมอที่ c แต่ในที่ไม่ดูดฝุ่นมันกระดอนออกมาจากอนุภาคทำให้มันต้องใช้เส้นทางอีกต่อไปและทำให้มันดูช้าลง
Feathercrown

9

คุณต้องไม่เกินความเร็วแสง "ในพื้นที่" แต่คุณสามารถจินตนาการ -see- * ระยะทางที่เพิ่มขึ้นเร็วกว่าความเร็วของแสง

หากการเดินทางหมายถึง "การเคลื่อนที่เมื่อเทียบกับเวลาท้องถิ่น" ดังนั้นแสงจะไม่สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าความเร็วแสง ในตัวอย่างของคุณระยะทางเพิ่มขึ้นเร็วกว่าความเร็วแสงเนื่องจากแรงดึงดูดของกาลอวกาศถูกลากไปตามหลุมดำตามแรงโน้มถ่วง

* คุณในความเป็นจริงไม่สามารถ "เห็น" เพราะคุณจะต้องมีข้อมูลที่จะถ่ายโอนอย่างใดอย่างหนึ่งที่จะทำเช่นเดียวกัน! นี้เป็นไปไม่ได้เพราะแช่งนี้ข้อ จำกัด


2
@ j-chomel คำตอบของคุณวิเศษมากฉันชอบ "ระยะทางเพิ่มเร็วกว่าความเร็วแสง" โดยเฉพาะตอนนี้ที่ฉันเริ่มเข้าใจแนวคิดนี้
tnt-rox

2
@ tnt-Rox ผมมีคำถามที่คล้ายกันบางเวลาที่ผ่านมาและได้เรียนรู้มากจากคำตอบที่ผมได้: astronomy.stackexchange.com/questions/19909/...
J. Chomel

1
นี่คือสาเหตุที่เส้นผ่านศูนย์กลางของเอกภพที่มองเห็นได้ (93 พันล้านปีแสง) อาจมีขนาดใหญ่กว่าจำนวนปีนับตั้งแต่การสร้าง (13.8 พันล้านปี)
vsz

1

ความเร็วของแสงจะคงที่ แม้ว่าวิธีการรับรู้ใกล้กับหลุมดำจะเปลี่ยนไปตามที่และวิธีการรับรู้ แต่จะคงที่ ความเร็วของแสงไม่เพิ่มขึ้นหรือลดลงเพียงเพราะอยู่ใกล้หลุมดำ

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.