Ist es theoretisch möglich, einem klassischen Schwarzen Loch mit Gewalt zu entkommen?

Solange es den Ereignishorizont nie überschreitet, sicher. Sobald es den Ereignishorizont überschreitet, ist es für immer verschwunden. Schwerkraft ist nicht wirklich eine Kraft. Es ist ein Nebeneffekt der Raumkrümmung. Sobald Sie den Ereignishorizont überschritten haben, wird der Raum so gekrümmt, dass es einfach keinen Weg mehr gibt. Alle Weltlinien zeigen auf die Singularität im Zentrum des Schwarzen Lochs.

Hier sind zwei Gedanken, die Ihrer Intuition helfen könnten.

1. In der speziellen Relativitätstheorie hat ein Körper, der einer konstanten Kraft ausgesetzt ist, eine konstante Eigenbeschleunigung. Es beschleunigt und beschleunigt. Aber seine Geschwindigkeit tendiert immer noch nur dazu$c$(relativ zu allem anderen).

2. Im Fall eines Schwarzen Lochs wird ein Körper, sobald er sich innerhalb des Horizonts befindet, genauso sicher in die Singularität getragen, wie Sie und ich in die nächste Woche getragen werden. Es geht nicht so sehr um langsam und schnell, sondern um Zukunft und Vergangenheit. Für Ereignisse innerhalb des Horizonts liegt die gesamte Zukunft innerhalb des Horizonts. Wenn du ihn einmal von außen überschritten hast, liegt der Horizont in deiner Vergangenheit. Statt „einmal am Horizont“ wäre es also besser zu sagen „nach dem Überqueren des Horizonts“.

Ich bin +1 für die Antwort von Ryan_L, weil ich denke, dass dies eine sehr vernünftige Interpretation der Absicht Ihrer Frage mit einer Antwort darstellt, die innerhalb dieser Interpretation korrekt ist. Nach einigen Kommentaren zu der Frage finden Sie hier jedoch eine Antwort, die Ihre Frage anders interpretiert.

Die Prämisse der Frage ist, dass Ihr Stein "unendlichen Brennstoff" und auch (implizit) eine endliche Masse haben kann. (Wenn es eine unendliche Masse hätte, dann um$F=ma$keine endliche Kraft wäre groß genug, um ihn zu beschleunigen, ganz zu schweigen davon, dass der Schwerpunkt des Erd-Stein-Systems auf dem Stein liegen würde, also würden Sie in diesem Fall an den Stein denken, der die Erde bewegt. Ich nehme an, mit "unendlichem" Treibstoff könnte man auch eine "unendliche" Kraft erzeugen, aber ich werde nicht darauf eingehen, weil Sie bis dahin die Mainstream-Physik verlassen haben.)

Selbst im Newtonschen Fall ist das natürlich nicht möglich. Aber wenn wir es irgendwie akzeptieren, im Newtonschen Fall vielleicht als Annäherung an einen Brennstoff mit extremer Energiedichte, dann ändert das Vorhandensein dieses Brennstoffs nichts an der Dynamik. Die Newtonschen Gesetze, wir nehmen an, weil wir Physik im Newtonschen Rahmen betreiben, gelten und Sie können sie verwenden$F=ma$um Ihren Stein zu bewegen, vielleicht, wenn Sie alles verfolgen, indem Sie die Raketengleichung verwenden, um die Massenänderung zu berücksichtigen, wenn Treibstoff verbraucht wird.

Im Fall der Allgemeinen Relativitätstheorie interessiert uns jedoch neben der Dynamik Ihres Steins innerhalb der Raumzeit auch die gesamte Masse-Energiedichte zur Bestimmung der Raumzeit. Ihr Stein mit "unendlichem Treibstoff" (was auch immer das bedeutet) wird vermutlich die Raumzeit selbst um einiges krümmen. Ihre behauptete Kraftstoffmenge führt jetzt entweder zu einem Konsistenzproblem oder ändert das Problem drastisch von dem, was Sie ursprünglich beschreiben wollten. Die letztere Möglichkeit steht im Gegensatz zum Newtonschen Fall, wo die Annahme verdächtig war, aber die Bewegungsgleichungen nicht änderte. Je mehr Sie nun versuchen, Treibstoff hinzuzufügen, um zu entkommen, desto mehr verändern Sie die Raumzeitstruktur, was wiederum die Menge an Treibstoff erhöht, die Sie benötigen. Auch als einschränkenden Vorgang vermute ich, dass das divergiert oder sonst wie "fies" wirkt

Wir können uns zwar die Newtonsche Physik ansehen und sehen, dass ein Objekt mit einer Fluchtgeschwindigkeit größer als ist$c$viele der Eigenschaften dessen hervorrufen würden, was wir heute als Schwarze Löcher kennen, ist das Verhalten von Schwarzen Löchern komplizierter als das, was aus Newtons Perspektive sichtbar ist. Die Tatsache, dass Objekte aus einem Schwarzen Loch nicht entkommen können, ist viel mehr als nur „alles bewegt sich langsamer als die Fluchtgeschwindigkeit“.

Auch wenn es nicht von den allgemeinen Relativitätseffekten wäre, speziellen Relativitätseffekten wie Objekten, die Masse-Energie gewinnen, wenn sie beschleunigen, und Masse-Energie, die sich unendlich nähert, wenn sich ein Objekt nähert$c$, würde verhindern, dass ein Objekt entkommt. Auch hier werden die tatsächlichen Effekte der Allgemeinen Relativitätstheorie nicht berücksichtigt, aber da Sie vermutlich nicht mit dieser Ebene der Physik vertraut sind, wird im Folgenden erläutert, warum Ihre Vorstellung einer Rakete, die einem Schwarzen Loch entkommt, auch ohne sie nicht funktioniert .

Ein Stein mit einem Triebwerk mit unendlichem Treibstoff kann sich mit einer Geschwindigkeit von nur 1 m/s fortbewegen und trotzdem der Erde entkommen.

Unendlich Kraftstoff ist nicht möglich. Ich interpretiere dies also als "ausreichend Kraftstoff". Wie viel ist ausreichend? Nun, wenn es sich bereits mit Fluchtgeschwindigkeit bewegen würde, dann würde ein bestimmter Prozentsatz seiner Massenenergie aus seiner kinetischen Energiekomponente bestehen. Nennen Sie diesen Prozentsatz$p$. Damit eine Rakete, die mit Nullgeschwindigkeit startet, der Erde entkommen kann, muss der Prozentsatz ihrer Masse, der Treibstoff ist, mindestens (in Wirklichkeit aufgrund von Ineffizienzen viel mehr als) betragen.$p$.

Wenn sich ein Objekt der Lichtgeschwindigkeit nähert, nähert sich der Prozentsatz seiner Massenenergie, der kinetische Energie ist, 100 %. Wenn also die Fluchtgeschwindigkeit eines Körpers ist$c$, dann müsste eine Rakete, die an ihrer Oberfläche mit einer Geschwindigkeit von Null startet, nur aus Treibstoff bestehen und eine Möglichkeit haben, diesen Treibstoff mit perfekter Effizienz in kinetische Energie umzuwandeln. Sobald die Fluchtgeschwindigkeit überschritten wird$c$, müssten mehr als 100% der Rakete betankt werden.

Dies zeigt, dass diese Art von Analyse zusammenbricht, wenn Sie ein Objekt haben, das massiv genug ist, um ein Schwarzes Loch zu sein. Um genau zu verstehen, wie es zusammenbricht, müssen Sie allgemein relativ verstehen, aber zumindest zeigt dies, dass das, was Sie vorschlagen, nicht funktioniert.

Eine Rakete über einem Schwarzen Loch verbrennt während einer Millisekunde (Zeit im Unendlichen) eine Tonne (Eigenmasse) Treibstoff und richtet den Auspuff auf das Schwarze Loch. Die Masse des Schwarzen Lochs erhöht sich um 500 kg (im Unendlichen gemessen).

Eine andere Rakete an einer niedrigeren Position als die vorherige verbrennt während zwei Millisekunden (Zeit im Unendlichen) eine Tonne (Eigenmasse) Treibstoff und richtet den Auspuff auf das Schwarze Loch. Die Masse des Schwarzen Lochs erhöht sich um 250 kg (gemessen im Unendlichen).

Diese beiden Raketen sollen identisch sein. Sie verbrennen die gleiche richtige Masse an Brennstoff während der gleichen richtigen Zeit.

Beobachter in diesen beiden Raketen spüren die gleiche Kraft. Wir sagen also, dass die beiden Raketen die gleiche Eigenkraft erzeugen.

Wenn die untere Rakete nicht aufsteigt, aber die obere Rakete, können wir aus der Ferne verschiedene Gründe dafür erkennen:

1) Abgas hat weniger Masse 2) Kraftstoff verbrennt langsamer 3) Schwerkraft ist größer

Der dritte ist weniger wichtig als die beiden anderen. Die Gravitationskraft ändert sich um einen kleinen Betrag, wenn sich der Abstand zum Zentrum des Schwarzen Lochs um einen kleinen Betrag ändert, während die Zeitdilatation gegen unendlich geht, wenn der Abstand zum Ereignishorizont gegen Null geht.