黑洞中的光速


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如果我有一个定向的光子发射源,并将其放置在一个向上并指向可见宇宙的黑洞内,那么我假设光子以光速行进会减慢速度,并将方向反转回到中心。

因此,如果我使用相同的光源并将其放置在黑洞之外,并指向黑洞中心,那么我是否可以假设发射的光子向中心传播的速度快于其已经传播的光速?


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我之所以投票支持您,是因为我喜欢这些图像,但是光线却不是那样。光沿直线传播,仅在空间弯曲时才弯曲,该空间明显位于黑洞的事件视界内。从光源到奇异点的所有可能光路都没有,没有任何上升,减速或反转,只有所有方向都指向奇异点。就是说,我不想让这个答案,因为我仍然发现时空图令人困惑。
userLTK

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小警告:这里的所有答案都基于这样一个假设,即我们对黑洞的理解(即广义相对论以及我们的黑洞模型,最著名的是Schwarzschild和Kerr)始终保持着与事件黑洞相同的精度。它描述了外面。我们没有理由相信其他任何事物,但是假设这些模型确实是(接近)事实,我们将永远无法知道实际的答案。
亚瑟

1
我的印象是,在黑洞事件视界内部,“向上”和“向外”的概念没有意义。
emory

2
据我有限的理解,“速度”和“方向”之类的概念在黑洞内部并没有真正意义。
user253751 '18

2
@ Fandango68我们没有。当您看到“圆形非旋转黑洞”时,请想象“事件视界是球体表面的黑洞”。关于黑洞的内部结构并没有多说,黑洞的内部结构通常被成像为时空严重扭曲的“漏斗”(带有旋转和电磁的疯狂形状),这种时空可能会或可能不会“ “末尾”以奇异(广义相对论不能完全描述)。以及为什么要围绕事件范围?数学上比较容易。我们还提供了非球形的旋转和带电黑洞模型。
a安

Answers:


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它不是那样工作的。光源处的观察者(实际上还有其他任何地方的观察者)将始终以本地光速看到光(在真空中)传播。

您的思想实验还存在一个主要问题。这是不可能让你有一个黑洞的事件视界内的固定光源。它及其附近的所有其他物体必须向内移动。对于观察者来说,这是不可避免的,也是不可避免的。

我认为,考虑事件视界内情况的最佳“可视”方式是想象您的光子像鲑鱼一样,试图在上游游泳,而当您在船上与溪流一起流动并将鲑鱼释放到水中时。您将始终看到鲑鱼相对于您的船以一定速度游泳。不幸的是,如果溪流流动得足够快,那么鲑鱼将无法前进,而你们俩都将被冲到更下游的瀑布(奇异点)上。

同样,您的常识失败了,将光射向黑洞。总是测量光在本地具有的速度。遵循该原理的后果导致了黑洞表现出的所有怪异行为。c


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@ tnt-rox在事件范围内没有静态观察者(有时称为外壳观察者)之类的东西。
罗布·杰弗里斯

1
难道不缺少“真空”一词吗?光并不总是在传播。c
埃里克·杜米尼尔

3
不要在家尝试做这个。
草莓

1
我记得伦纳德·萨斯金德(Leonard Susskind)在他的演讲中使用了同样的“上游游鱼”。它确实很好地捕捉了本质。
TT。

1
@EricDuminil我给人的印象是,光确实总是在c处传播,但是在非真空中,它会弹起粒子,使它走的路更长,并使其SEEM变慢。
Feathercrown

9

您不能“局部”超过光速。但是您可以看到* 距离的增加快于光速

如果旅行是指“与当地时空相比移动”,那么光的传播速度就不能超过光速。在您的示例中,距离的增加速度快于光速,因为时空在重力作用下沿黑洞内部拖动

*实际上,您无法“看到”它,因为您将需要以某种方式传输某些信息以进行相同的操作!这是不可能的,因为这该死的Ç限制。


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@ j-chomel您的回答非常出色,我特别喜欢“距离比光速增长更快”,因为我现在已经开始理解这个概念了。
tnt-rox

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@ tnt-rox,我前段时间有类似的问题,并且从我得到的答案中学到了很多东西:astronomy.stackexchange.com/questions/19909/…
J. Chomel

1
这就是为什么可见宇宙的直径(930亿光年)大于自其创建以来的年数(138亿年)的原因。
vsz

1

光速将保持恒定。尽管它在黑洞附近的感知方式随感知位置和方式而变化,但仍将保持不变。光速并不会因为黑洞附近而增加或减少。

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