Ich habe gehört, dass ein Schwarzes Loch nicht schwarz ist, weil seine Fluchtgeschwindigkeit größer oder gleich der Lichtgeschwindigkeit ist. Aber stattdessen ist es schwarz, weil das Licht, das von einem Schwarzen Loch emittiert wird, aufgrund der Krümmung der Raumzeit in der Nähe dieses Schwarzen Lochs rotverschoben wird.
Ist es wahr oder nicht?
Wenn es wahr ist, sagen Sie mir dann, wie Licht überhaupt aus einem Schwarzen Loch entweicht, um überhaupt rotverschoben zu werden?
Nein, das ist eine schlechte Beschreibung dessen, was am Ereignishorizont passiert. Das Konzept einer Fluchtgeschwindigkeit ist jedoch auch eine schlechte Beschreibung dessen, was passiert, da dies impliziert, dass das Licht versucht zu entkommen, aber in sein Verderben zurückfällt.
Es gibt keine einfache Möglichkeit, zu erklären, was passiert, weil die allgemeine Relativitätstheorie Konzepte beinhaltet, die der alltäglichen Erfahrung zutiefst fremd sind. Wir glauben zu wissen, was wir mit einer Länge meinen, und wir wissen, was wir mit einem Zeitintervall meinen, also muss eine Geschwindigkeit sicherlich nur eine Länge geteilt durch ein Zeitintervall sein. Das Problem ist, dass die einfachen Vorstellungen von Länge und Zeit am Ereignishorizont zusammenbrechen. Technisch werden unsere Längen- und Zeitkoordinaten dort singulär, und es gibt keine einfache Definition einer Geschwindigkeit mehr.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dies zu umgehen. Eine Methode besteht darin, ein anderes Koordinatensystem zu verwenden, das nicht singulär ist, aber dann haben die Koordinaten keine intuitive Bedeutung. Ich verfolge diesen Ansatz in meiner Antwort auf Warum ist ein Schwarzes Loch schwarz? wo ich die Gullstrand-Painlevé-Koordinaten verwende, um die Lichtgeschwindigkeit zu berechnen. Mit diesem Ansatz können Sie zeigen, dass die Geschwindigkeit eines ausgehenden Lichtstrahls am Horizont Null ist. Wenn Sie also einen Lichtstrahl direkt am Horizont nach außen senden, ist das Licht dort eingefroren und kann sich nicht bewegen. Diese Geschwindigkeit ist jedoch nicht das, was Sie und ich mit einer Geschwindigkeit meinen, wenn wir weit vom Schwarzen Loch entfernt sind.
Der wahrscheinlich intuitivste Weg ist, die Lichtgeschwindigkeit zu berücksichtigen, wenn wir uns dem Ereignishorizont nähern. Ich mache das in meiner Antwort auf Lichtgeschwindigkeit in einem Gravitationsfeld? . Diese Antwort enthält eine Grafik, die zeigt, dass die Lichtgeschwindigkeit auf Null abfällt, wenn wir uns dem Horizont nähern, um jedoch nur zu veranschaulichen, wie seltsam das Verhalten ist, die Geschwindigkeit eines einfallenden Lichtstrahls auf Null sowie die Geschwindigkeit eines ausgehenden Lichtstrahls.
Licht verschiebt sich rot, wenn es die Nähe eines Schwarzen Lochs verlässt, und die Rotverschiebung tendiert zu unendlich, wenn sich die Lichtquelle dem Horizont nähert. Dies ist jedoch normalerweise nicht mit der Änderung der Geschwindigkeit verbunden (obwohl ich vermute, dass dies der Fall sein könnte). ). Ich würde die Rotverschiebung als Ergebnis der Zeitdilatation beschreiben. Die Zeit läuft in der Nähe des Schwarzen Lochs langsamer, daher gibt es für dasselbe Licht mehr Zyklen pro (zeitgedehnter) Sekunde in der Nähe des Schwarzen Lochs als weit davon entfernt, dh ein Beobachter in der Nähe des Horizonts sieht das Licht blauer als ein Beobachter in der Ferne vom Horizont.
Wenn ein Schwarzes Loch schwarz wäre, weil das Licht rotverschoben wird, dann wäre es kein Schwarzes Loch, da wir es sehen könnten. Jegliches Licht, das „emittiert“ wird, kommt von Akkretionsscheiben um das Schwarze Loch herum, wo Reaktionen stattfinden, die Photonen emittieren. Innerhalb des Ereignishorizonts liegt die Fluchtgeschwindigkeit über der Lichtgeschwindigkeit, und da Licht Masse hat (aus seiner Energie), kann es nicht entkommen.
Ich entschuldige mich, wenn ich die Frage falsch verstanden habe oder wenn ich nur falsche Kenntnisse habe, und ich hoffe, ich habe die Terminologie richtig verstanden.
Kann Licht einem Schwarzen Loch entkommen?
Nein. Wenn es das könnte, wäre es kein Schwarzes Loch.
Ich habe gehört, dass ein Schwarzes Loch nicht schwarz ist, weil seine Fluchtgeschwindigkeit größer oder gleich der Lichtgeschwindigkeit ist. Aber stattdessen ist es schwarz, weil das Licht, das von einem Schwarzen Loch emittiert wird, aufgrund der Krümmung der Raumzeit in der Nähe dieses Schwarzen Lochs rotverschoben wird. 1. Ist es wahr oder nicht?
Nein. Es ist schwarz, weil das Licht nicht raus kann. Das Licht wird überhaupt nicht emittiert. Und beachten Sie, dass selbst wenn Licht emittiert wurde, es die Frequenz nicht ändert. Bei der Gravitationsrotverschiebung wird das Licht mit einer niedrigeren Energie emittiert . Sehen Sie , was Einstein sagte : "Ein Atom absorbiert oder emittiert Licht mit einer Frequenz, die vom Potential des Gravitationsfeldes abhängt, in dem es sich befindet". Beachten Sie auch, dass sich die Raumzeitkrümmung auf die zweite Potentialableitung bezieht und die Emissionsfrequenz von der Potentialtiefe abhängt.
- Wenn es wahr ist, sagen Sie mir dann, wie Licht überhaupt aus einem Schwarzen Loch entweicht, um überhaupt rotverschoben zu werden?
Es ist nicht wahr. Licht entweicht nicht aus dem Schwarzen Loch. Denn am Ereignishorizont ist die „Koordinaten“-Lichtgeschwindigkeit Null. Wie John Rennie sagte, ist die Geschwindigkeit eines ausgehenden Lichtstrahls am Horizont Null, und die Geschwindigkeit eines einfallenden Lichtstrahls ist ebenfalls Null. Die Sache, von der Ihnen die Leute nichts erzählen, ist, dass die Lichtgeschwindigkeit in einem Gravitationsfeld variiert. Siehe Einstein, der dies im zweiten Absatz hier sagt . Bei einem Schwarzen Loch wird dies auf die Spitze getrieben. Beachten Sie, dass die "Wasserfall-Analogie", bei der ein Gravitationsfeld als nach innen fallender Raum beschrieben wird, popwissenschaftlicher Unsinn ist.
ProfRob