重力如何影响光的波长?


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假设我和我的火箭手电筒正朝黑洞的中心坠落。在前往黑洞中心的途中,手电筒在我身后几公里处,但是由于它是由火箭驱动的,因此可以在一段时间内保持与我的精确距离。

重点是; 只要观察到,我和手电筒之间的距离就恒定。

来自手电筒的光子显然不是由火箭驱动的,并且会受到黑洞引力的影响。

即使我和我亲爱的手电筒之间的距离保持不变,我从手电筒看到的光会变成红色或蓝色吗?

如果是这样的话; 切换我和手电筒的位置,会改变我观察到的颜色吗?

如果我们关闭手电筒上的火箭,我想无论哪个离奇点都更近,它都会发生红移,并且红移的大小似乎会加快吗?

Answers:


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部分答案:引力越低,时钟越慢,请参见引力时间膨胀。这意味着,只要您的手电筒以恒定的距离在您身后,它就会向您显示蓝移。交换角色后(恒定距离下方的灯光),它会出现红移。由于引力场的异质性,位移随时间增长,而以恒定距离下降。

这称为爱因斯坦频移,与多普勒效应不同。多普勒效应是由物体相对于观察者的速度引起的。


为了澄清我对您答案的理解。影响红移量的因素有两个:观察者的时钟速度-相对于时钟源的时钟速度更快意味着蓝移,反之亦然,以及重力红移。由于引力井的陡峭程度呈指数增长,我怀疑我们会看到比仅由引力时间膨胀引起的变化还要多的现象?
frodeborli 2014年

观察者相对于信号源的时钟更快(由于电位较高)意味着红移。偏移量取决于重力的差。由于对于固定距离的物体而言,当接近奇异点时,此差异会更大,因此偏移在下降时会增大。
杰拉尔德

谢谢杰拉尔德。而且,如果手电筒和观察者都在同一时钟下运行,而距黑洞的距离仍然不同,那么颜色会不会发生变化?(例如,如果手电筒本身很重)
frodeborli 2014年

如果手电筒恰好重到可以产生与观察者所在位置相同的引力,则不会发生净移位,时钟将同步运行。
杰拉尔德2014年

但是光本身也会受到时钟频率的影响吗?那么,如果靠近一个超大质量的黑洞,例如我们银河系中心的黑洞,会使来自较远光源的所有光看起来都发生红移吗?“伟大的吸引力”可能是这样的来源吗?
frodeborli 2014年
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