Wenn Photonen keine Zeit erfahren, warum können sie dann einem Schwarzen Loch nicht entkommen?

Lichtgeschwindigkeit:

Denn aus unserer Sicht bewegt sich Licht mit 300.000.000 m/s fort.

Während es sicherlich wahr ist, dass wir Licht reisen sehen$c = 3 \times 10^8 ~\textrm{ms}^{-1}$, ist es ebenso wichtig zu beachten, dass nicht nur wir das Licht sehen, das sich mit dieser Geschwindigkeit fortbewegt. Die Lichtgeschwindigkeit ist tatsächlich für jeden Beobachter im Universum unveränderlich, unabhängig davon, wie schnell oder langsam er sich selbst durch den Raum bewegt.

Bitte lesen Sie diesen Link zu Längenkontraktion und Zeitdilatation, um zu erfahren, wie sich die Skala Ihrer Messungen bei relativistischen Geschwindigkeiten ändert.

Schwarzes Loch:

An seinem Ereignishorizont zieht es den Raum schneller als mit Lichtgeschwindigkeit auf sich zu, da Sie zwar nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum reisen können, der Raum selbst sich jedoch schneller als mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnen kann. Dann würde dies erklären, warum wir kein Licht beobachten können, das aus dem Schwarzen Loch entweicht.

Mit der ersten Aussage hast du recht. Am Ereignishorizont zieht ein Schwarzes Loch jedoch nicht den Raum (Zeit und Materie), um ihn einfach zu dehnen / zu erweitern. Es verzerrt und schrumpft tatsächlich den Raum (Zeit und Materie) unendlich klein auf das, was als Singularität bekannt ist . Die Anziehungskraft eines Schwarzen Lochs am Ereignishorizont ist so stark, dass alles, was herunterfällt, eine Geschwindigkeit von mehr als benötigen würde$c$fliehen. Und weil sogar Licht selbst nur reisen kann$c$, es würde für immer nicht dem Schwarzen Loch entkommen, das einmal am / im Ereignishorizont gefangen war.

Licht, das aus dem Schwarzen Loch entweicht.

Hier gibt es einiges zu beachten. Ignorieren wir also Licht / Photon für einen kurzen Moment.

Standpunkt eines Beobachters, der in ein Schwarzes Loch fällt:

Ein Beobachter$O_{bh}$Ein Fall in ein Schwarzes Loch würde einer unendlichen Zeitdilatation unterliegen , die durch seine immense Schwerkraft verursacht wird. Also, vereinfacht gesagt, aus der Sicht eines externen Beobachters$O_{ext}$, so scheint es$O_{bh}$steckt fast am Event Horizon fest. Dies ist jedoch nicht dasselbe wie$O_{bh}$buchstäblich am Ereignishorizont stecken bleiben.$O_{bh}$würden nichts Besonderes mit ihrer Zeiterfahrung spüren. Sie könnten theoretisch immer noch erleben, die Singularität in einer begrenzten Zeit zu treffen ... das heißt, wenn sie es überleben können , zuerst spaghettifiziert zu werden.

Innerhalb des Ereignishorizonts:

Nun, bevor wir zu irgendetwas kommen, das einem Schwarzen Loch entkommt , können wir anfangen zu fragen, was mit Licht / Photon in einem Schwarzen Loch passieren würde. Wie die folgenden ausgezeichneten Fragen und Antworten zeigen würden, muss alles, was in ein Schwarzes Loch fällt, im Wesentlichen auf seinen ursprünglichen Zustand verzichten und auf Singularität reduziert werden.

Kann ein ausreichend großes Schwarzes Loch singularitätsfrei sein?

Es ist auch wichtig zu berücksichtigen, dass Photonen eine Ruhemasse von Null haben . Mit anderen Worten, sie können niemals in Ruhe sein. Sie interagieren jedoch leicht mit anderen Teilchen mit Masse, können von solchen Teilchen absorbiert werden und ihre Energie auf sie übertragen, und dann kann dieses Teilchen mit Masse dazu gebracht werden, zur Ruhe zu kommen.

Hawking-Strahlung:

Nun wird angenommen, dass die Schwarzen Löcher in einer endlichen Zeit durch einen Mechanismus namens Hawking-Strahlung verdampfen , obwohl dies weder verifiziert wurde noch genug Zeit vergangen ist, damit irgendein Schwarzes Loch im Universum bereits verdampfen könnte. Es kann (möglicherweise?) argumentiert werden, dass die Hawking-Strahlung über / als Photonen emittiert werden kann, aber es ist ein zu großer Biss, als dass ich darauf kauen könnte!

Mit diesen obigen Hinweisen ist hier jedoch etwas, das zu Ihrer Hauptfrage vermutet werden könnte ....

Mit zwei gegensätzlichen Themen:

(a) Unendlich kleine Raumzeit (Singularität) und

(b) Keine Stille für Photonen

Ob ein Photon ein einmal im Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs eingefangenes Photon bleibt (auch wenn es später als solches entkommen könnte!), kann nicht gesagt werden. Wenn wir mit dieser Ungewissheit immer noch den spekulativen Fall eines Photons betrachten, das aufgrund von Hawking-Strahlung aus dem Ereignishorizont entweicht (wiederum völlig ahnungslos darüber, ob es dasselbe Photon ist, das in das Schwarze Loch gefallen ist, oder ein neues, das aufgrund von Strahlung emittiert wurde). ), die Zeit , die es zwischen seiner Gefangennahme und seiner Flucht erleben würde / könnte (was sowieso bedeutungslos Null wäre), ist nicht so sehr störend wie die anderen Probleme.

Zum Abschluss möchten Sie vielleicht noch mehr über ein ungelöstes Problem in der Physik lesen, nämlich: Information Paradox .