Schwarzes Loch, Fluchtgeschwindigkeit, nach oben?

Nichts kann innerhalb des Ereignishorizonts stationär sein und alles, selbst Licht, muss nach innen wandern. Daher kann Ihre Analogie auf keinen Fall funktionieren, und deshalb ist die Verwendung der Idee der Fluchtgeschwindigkeit in der Allgemeinen Relativitätstheorie eine wirklich schlechte Idee.

dh Sie können nicht an einem Festnetz sein$r$koordinieren, um ein Gewicht zu heben. Sie müssen nach innen fallen, ebenso wie jedes Gewicht, das Sie heben, ebenso wie ein Lichtstrahl, den Sie radial nach außen richten.

Dies ist eher eine reine Physikfrage und ich bin mir nicht sicher, ob es dort gut funktionieren würde, aber ich kann einige Grundlagen ansprechen.

Ich bin im Fitnessstudio – ein normales auf der Erde. Die Fluchtgeschwindigkeit der Erde beträgt etwa 11,2 km/s. Aber ich kann Gewichte auch bei langsamerer Geschwindigkeit, sagen wir einen Meter pro Sekunde, heben, sagen wir einen Meter.

Sie können ein Gewicht im Fitnessstudio heben und dort halten, aber nur, indem Sie konstant arbeiten. Wenn Sie loslassen, fällt es auf den Boden und macht ein Geräusch, und vielleicht wird Ihnen Ihre Mitgliedschaft entzogen.

Sie könnten, jedenfalls in einem Gedankenexperiment, eine Leiter in die Erdumlaufbahn hinaufsteigen, an den Satelliten vorbei und weiter hinaus an der Erdhügelsphäre vorbei, wo die Schwerkraft der Sonne übernehmen würde und Sie loslassen und sich von der Erde trennen könnten. Es macht keinen Unterschied, wie schnell Sie die Leiter erklimmen, aber das würde eine kontinuierliche Arbeit erfordern. Das Aufbringen von Arbeit hat nichts mit der Fluchtgeschwindigkeit zu tun. Die Fluchtgeschwindigkeit ist wie das Hochwerfen eines Balls in die Luft. Sobald Sie den Ball loslassen, hat er eine Anfangsgeschwindigkeit, und das Gesetz "was hochgeht, muss runterkommen" greift.

Was hochkommt, muss herunterkommen, vorausgesetzt, wir ignorieren den Luftwiderstand, ist eine gute Möglichkeit, die Fluchtgeschwindigkeit zu erklären. Wenn Sie etwas schneller als 11,2 km/s werfen, wird es niemals herunterkommen, es wird weiter steigen, bis es der Erde entkommt.

Die Fluchtgeschwindigkeit gilt nicht für Raketen, die mehrere Minuten Schub aufbringen, um der Schwerkraft der Erde zu entkommen und in die Umlaufbahn zu gelangen. (Technisch gesehen befindet sich der Orbit immer noch in der Erdanziehungskraft, aber er entgeht einem erheblichen Teil der Erdanziehungskraft, um im Orbit zu bleiben) - siehe xkcd

Die Fluchtgeschwindigkeit gilt nur für die Anfangsgeschwindigkeit und ignoriert den Luftwiderstand.

Stellen Sie sich als Nächstes vor, ich schwebe einen Meter über dem Ereignishorizont. Soweit ich weiß, ist dies für nicht rotierende BH durchaus möglich. Ähnlich wie auf der Erde könnte ich Gewicht mit einer Geschwindigkeit von weniger als der Fluchtgeschwindigkeit (die an diesem Punkt Lichtgeschwindigkeit minus x ist) einen Meter nach oben heben.

Sie können in Ihrem Fitnessstudio ein Gewicht von 1 Meter heben, weil die Erdoberfläche Sie stützt. Ein Ereignishorizont hat keine Oberfläche, also gibt es nichts, worauf Sie stehen können. Außerdem würde Ihr Fitnessstudio-Gewicht wiegen (ich möchte nicht berechnen, wie viel), aber in der Nähe der Oberfläche eines Schwarzen Lochs ist die Schwerkraft so hoch, dass eine Feder in Ihrem Szenario wahrscheinlich Tausende, vielleicht Hunderttausende Tonnen wiegen würde. Das Heben ohne Oberfläche unter Ihnen und tonnenschweren Federn wirft mehrere Probleme mit Ihrem Szenario auf. Ich bin mir nicht sicher, ob irgendetwas davon auf Ihre Frage in Ihrem Gedankenexperiment zutrifft, ich weise nur auf einige der auftretenden Schwierigkeiten hin.

@PM2Ring weist darauf hin, dass, wenn das Schwarze Loch groß genug ist, das Gewicht und die Oberflächengravitation abnehmen, was seltsam klingt, aber richtig erscheint, aber keine schwarzen Löcher sind so groß und es gibt immer noch keine Oberfläche, auf der man stehen kann.

Jetzt schwebe ich einen Meter unter dem Ereignishorizont. Wäre ich nicht in der Lage, das Gewicht einen Meter mit einer Geschwindigkeit von weniger als der Fluchtgeschwindigkeit (die an diesem Punkt Lichtgeschwindigkeit plus y ist; nicht sicher, ob x und y gleich sind) einen Meter nach oben zu heben, oder wäre ich nicht in der Lage, dabei zu schweben? Position?

Sie können nicht unter der Oberfläche eines Schwarzen Lochs schweben, es sei denn, Sie haben eine Energiequelle, die den Gesetzen der Physik widerspricht.

Vielleicht ist es einfacher, sich das in Bezug auf die Raumzeit vorzustellen, mit der ich kein Experte bin, aber die Definition der Raumzeit in einem Schwarzen Loch ist so, dass keine Beschleunigung etwas weiter von der Singularität entfernen kann. Kein Treibstoff, keine manuelle Kraft kann irgendeinen Teil von irgendetwas in eine Richtung weg vom Zentrum des Schwarzen Lochs bewegen. Jede Richtung zeigt zum Zentrum. Der Raum in einem Schwarzen Loch wird wie Zeit. Man kann die Zeit verlangsamen, aber nicht umkehren. Etwas nach oben zu heben ist ebenso wenig möglich wie ein Schritt zurück in der Zeit.

Ich weiß nicht, ob das hilft. Vielleicht kann es jemand besser erklären als ich.

Man kann sich das Innere eines Schwarzen Lochs so vorstellen, als ob die Singularität schneller als mit Lichtgeschwindigkeit auf Sie zukommt. Selbst wenn Sie einen Lichtstrahl direkt nach oben richten, wird die Singularität dahinter auftauchen und ihn fressen. Das mag so klingen, als würde ich Unsinn reden, aber betrachten Sie ein Kruskal-Szekeres-Diagramm . Im Diagramm im Wikipedia-Artikel zeigen 45-Grad-Linien die Lichtgeschwindigkeit an, aber die Hyperbel, die die Singularität darstellt, hat eine geringere Steigung.