Si la velocidad de la luz es constante, ¿por qué no puede escapar de un agujero negro?

Todos los objetos con masa curvan el espacio a su alrededor. Los objetos con poca masa, como la Tierra y la Luna, solo curvan una pequeña cantidad de espacio, mientras que los objetos con la masa de estrellas se curvan mucho más. Para un objeto realmente masivo, como un agujero negro, la curvatura del espacio que crean en su vecindad es tan severa que el espacio se envuelve completamente alrededor de sí mismo.

Aquí hay una manera de crear un modelo de un agujero negro:

Toma una hoja de papel. Ese es el universo. Para simplificar las cosas, declaremos que este es un universo unidimensional, ya que los objetos dentro de este universo existen a lo largo de una sola línea matemática y pueden moverse solo en una dirección: izquierda y derecha a lo largo de esa línea. En este universo 1-d no hay tal cosa como moverse hacia arriba y hacia abajo en el papel, ni puedes estar en ninguna parte excepto en el papel.

Para ir del lado izquierdo del papel (llamaremos a ese punto “A”) al lado derecho del papel (llamaremos a ese punto “B”), debe moverse en línea recta sobre la superficie del papel. el papel.

Sin objetos masivos presentes, el universo 1-d se encuentra completamente plano, y la ruta más corta (de hecho, la única ruta) entre A y B es a lo largo de esa línea recta plana. Hasta aquí todo bien. El camino más corto entre dos puntos en el universo plano es a lo largo de una línea recta.

Pero, ¿qué pasa si introduces un objeto masivo, como una estrella, en tu universo 1-d?

La masa de la estrella dobla el espacio mismo. Usted, viviendo en el papel en este universo simplificado, no ve esta curvatura porque su línea de visión solo puede seguir la línea a través del espacio. Visto con la ventaja de tener dimensiones adicionales (como cuando sostiene el papel), ve una línea recta que se desplaza sobre una hoja curva de papel. ¿La línea sigue recta? SI. Es el espacio en sí lo que es curvo.

En este universo 1-d, imaginar un salto de A a B sin seguir la línea recta equivale a imaginar un salto de ciencia ficción a través del “hiperespacio”.

¿Qué sucede si el objeto en la línea de su papel es tan grande que curva el espacio completamente encima de sí mismo? ¿Qué pasaría si el punto B estuviera dentro de la región donde la curvatura del espacio excede los 360 grados?

Entonces tendrías un agujero negro. Viajando a lo largo de una línea recta de A a B (como debe hacer en este universo 1-d) encontraría un lugar donde el espacio se había envuelto alrededor de sí mismo y una vez que ingrese a esta región, sin importar qué tan rápido vaya, incluso a la velocidad de luz, nunca puedes irte.

Eso es un agujero negro 1-d.

Ahora intente imaginar un punto en el espacio donde el espacio mismo se haya curvado sobre sí mismo en todas las dimensiones: izquierda-derecha, arriba-abajo, adelante-atrás y el tiempo mismo.

Los agujeros negros capturan la luz (haciéndolos “negros”) porque la luz queda atrapada dentro de una región de espacio infinitamente curvo hacia adentro.

de: Prueba Cósmica: ¿Por qué la luz no puede escapar de un Agujero Negro?

Aunque el valor de la velocidad de la luz es una constante en cualquier cantidad de ecuaciones físicas, la velocidad de la luz en nuestro Universo no es constante. Es la velocidad constante que la luz viaja a través del espacio de vacío sin fuerza gravitacional ni distorsiones. Cuando la luz se mueve a través de un medio de materia de cualquier tipo, se ralentiza. Algo más que lo ralentiza es tanto la Fuerza de gravedad como cualquier desaceleración Relativista puesta en esa luz. Entraremos en la parte de Relatividad más tarde, pero sabemos que la luz que se aleja directamente de un objeto gravitacional se ralentiza debido a esa gravedad. Un agujero negro reduciría la velocidad de esa luz. Entonces, si su velocidad de escape era mayor que la velocidad de la luz sin distorsión , nunca podría escapar.

El inicio del negocio de la relatividad se razonó primero a partir de la contracción de la longitud relativista postulada por primera vez por George Francis FitzGerald (en 1889) y luego por Hendrik Lorentz (en 1892). Fue para responder al aparente fracaso del famoso experimento de Michelson-Morley de utilizar la luz que se mueve a través del vacío para determinar la velocidad “absoluta” de la Tierra a través del espacio. Ese experimento disparó dos haces de luz en ángulo recto entre sí en el vacío, y se reflejó en los espejos de vuelta al punto de disparo. Suponga que el ideal de uno de esos haces que va perfectamente a lo largo de la línea de viaje en que se movía la Tierra, y uno que viaja en un ángulo directo a esa línea. Eso significaría que “alcanzaría” uno de los haces y reduciría la distancia recorrida por ese haz. Pero no hubo diferencia en los tiempos de viaje, por lo que se concibió la ecuación de Lorentz-FitzGerald. Razonó que cuando | Longitud | es la longitud del recorrido a lo largo de la línea de recorrido del cuerpo si no estuviera distorsionado | Longitud ‘| es la longitud distorsionada, | v | es la velocidad a la que se mueve el objeto y | c | – como todos saben – es la velocidad de la luz.

Longitud ‘= Longitud / (1 – v ^ 2 / c ^ 2) ^. 5

– si la longitud del objeto en movimiento se contrajera en la proporción anterior, el haz de luz que se mueve a lo largo de esa línea tendría menos distancia para viajar. También significaría que la velocidad de la luz era el máximo absoluto al que cualquier objeto podría moverse, suponiendo que ningún objeto pudiera tener una dimensión “negativa”. Era aún más complicado que eso: la expresión (1 – v ^ 2 / c ^ 2) ^. 5 se convertiría en la raíz cuadrada de ese número negativo, algo que no existe en la lógica aritmética real , sino en la lógica imaginaria .

En 1905, Albert Einstein razonó que el máximo no ocurriría repentinamente, pero como todas las cosas en la naturaleza sería gradual. Entonces, un postulado razonable sería que cada vez más energía que ingresa a ese objeto no podría simplemente desaparecer, sino que tendría que agregar masa al objeto. Ya sabíamos que la masa y la energía estaban relacionadas por la ecuación de energía cinética {E_k = .5 * m * v ^ 2], por lo que si no podía cambiar la | v ^ 2 | parte de esa ecuación, aumentaría la masa de la parte materia. Eso fue lo que llevó al paralelo.

Masa ‘= Masa / (1 – v ^ 2 / c ^ 2) ^. 5

Además, la medición continua de la velocidad de la luz para que sea ” c ” significaría que el Tiempo se distorsionaría de la misma manera:

Tiempo ‘= Tiempo / (1 – v ^ 2 / c ^ 2) ^. 5

En 1916, Einstein publicó un artículo en Gravity que ralentizaba el tiempo de forma paralela a la ecuación de relatividad especial . Se llamaba Relatividad general . La ecuación principal de eso (aunque esto es debatido por algunos) fue la ecuación de distorsión de tiempo paralela

Tiempo ‘= Tiempo / (1 – 2GM / r c ^ 2) ^. 5

Donde | G | es la constante gravitacional, | M | es la masa del cuerpo gravitacional, | r | es el radio desde el centro de ese cuerpo y | c | es, de nuevo, la velocidad de la luz constante. Se ha tomado durante más de cien años como uno de los argumentos que | Black Holes || Schwarzschild Objects || SO | existe. Muy directamente, significaría que, no solo el tiempo se ralentizaría, sino en el punto donde la velocidad de escape fue superior | c |, la expresión

1 – 2GM / r c ^ 2

sería menor que cero y la raíz cuadrada de ese valor

(1 – 2GM / r c ^ 2) ^. 5

sería la raíz cuadrada de un número negativo. Algunos consideraron que eso significaría que no solo se necesitaría una cantidad infinita de energía para escapar de ese SO, sino también el | Tiempo ‘| sería imaginario, de alguna manera incapaz de provocar la materia | reacción de energía necesaria para la propulsión de ese SO Aunque debe tenerse en cuenta que el | Huevo Cósmico || CE | que eclosionó en un | Big Bang || BB | era, según la teoría actual, un BB que estaba en un estado completamente imaginario. Lo que eso realmente significa es que la ciencia moderna no tiene idea de qué es un estado de realidad “imaginario”. Aunque se teoriza que, en algún momento, cuando un cuerpo con la masa de un Universo ha alcanzado un cierto grado de compresión incierto, explota con un BB. La mayoría de los sabores de la teoría BB dicen que el CE tenía que tener un radio cero. No hay ninguna razón en particular por la que pareciera que toda la teoría fuera más elegante. Eso a pesar del hecho de que también se cree que incluso las cosas más pequeñas en toda nuestra realidad tendrían dimensiones mayores que la constante de Longitud de Planck. Simplemente muy simple teoría cuántica. También significaría que SO (o CUALQUIER SO) no tendría que tener esa propiedad mágica de “singularidad”. Esa propiedad es algo que, a excepción del radio cero, no tiene absolutamente ningún aspecto definido. Eso a menos que cuente el negocio imaginario y el “no sabemos qué es” como propiedades válidas en la ciencia moderna.

También se puede argumentar que el BB es el fenómeno más no observado en toda la ciencia. Solo hay dos pruebas de ello: algunos dicen que la distancia del objeto más alejado de nosotros argumenta que sucedió hace aproximadamente 13.8 mil millones de años. En ese tiempo, la energía CBR (Radiación de fondo cósmica) sobró después de que el BB se extendió por todo el Universo. Aunque la única evidencia real que tenemos de eso son las observaciones hechas por primera vez en 1964. 53 años de observación son apenas suficientes para un universo que tiene un radio de 13.8 mil millones de LY. También está la Constante de Hubble: el hecho de que cuanto más lejos está un objeto, mayor es su Cambio Rojo. Siempre se ha interpretado que significa que significa que todos los objetos observados se alejan de nosotros de forma paralela a la forma en que lo hacen las partículas después de una explosión. Cuanto más lejos estuvieran del centro del objeto que explotó, más fuerza explosiva habría entre él y ese centro. Lo que significa que este universo comenzó con la eclosión de un huevo a escala cósmica. Aunque lo que formó el CE siempre es una pregunta sin respuesta. Así que hay un buen número de preguntas sobre la teoría BB, y en mis documentos, he respondido algunas de ellas.

Pero comencemos con el más fundamental, el de la ecuación de tiempo de relatividad general. La velocidad de escape de un objeto comprimido a un grado infinito: la mayoría de las propuestas para el radio de la CE son que era cero. Aunque eso sí cuestiona directamente uno de los aspectos más ciertos de nuestra realidad. Debido a los aspectos cuánticos de la naturaleza, nada es cero. Entonces, veamos la velocidad de escape suponiendo que el objeto que explotó tenía dimensiones cuánticas reales, nada más por ahora, solo que no tenía un radio cero . La velocidad de escape según la ecuación clásica sería:

V_esc = (2GM / r) ^. 5

Podrías cuadrar ambos lados y obtener

V_esc ^ 2 = (2GM / r)

La ecuación de distorsión del tiempo de relatividad general es:

Tiempo ‘= Tiempo / (1 – 2GM / r c ^ 2) ^. 5

Entonces podrías reescribirlo:

Tiempo ‘= Tiempo / (1 – (2GM / r) * 1 / c ^ 2) ^. 5

Tiempo ‘= Tiempo / (1 – V_esc ^ 2 * 1 / c ^ 2) ^. 5

Tiempo ‘= Tiempo / (1 – V_esc ^ 2 / c ^ 2) ^. 5

Y de repente se vuelve más razonable. No tiene que asignar un estado imaginario completamente desconocido al interior de ningún agujero negro (o huevos cósmicos) porque, por lógica de relatividad especial , V_esc nunca supera la velocidad de la luz. Lo cual es razonable, porque uno de los efectos relativistas más firmemente establecidos es la desaceleración de Bosones – Fotones | Gravitones | Gluones | Bosones W / Z. La ecuación anterior argumenta que los Gravitones se ralentizan. No es suficiente para limitar la fuerza gravitacional a cualquier cantidad debido a la diferente | F = GMm / r ^ 2 | ecuación. Aunque se reduciría de lo que dice la ecuación newtoniana clásica. Pero limitaría V_esc a la velocidad de la luz. Todos los bosones aún no podrían escapar debido a su desaceleración relativista. Aunque la frontera de Schwarzschild ya no sería un punto de parada absoluto. Pero cualquier cosa dentro de esa barrera siempre volvería. Aunque el negocio “siempre” tiene al piloto “si no es capturado por otro objeto de materia moviéndose en una trayectoria que lo llevaría completamente fuera de los límites del SO” Pero cualquier partícula de materia podría adquirir suficiente velocidad para escapar. Esa sería una explicación parcial del hecho de que cada objeto que observamos en el cielo y etiquetamos como SO tampoco es negro , es el objeto más brillante en esa parte del cielo. Un muy buen ejemplo es el cuerpo de Sagitario A *, el SO en el centro de esta galaxia. También es lo más brillante de la Vía Láctea. Simplemente busque Sagitario A * en Google.

Salteé un buen número de puntos en esta respuesta, pero en mi artículo se hace una explicación más completa Una velocidad de escape relativista Máxima velocidad de la luz en la revista académica profesional Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology . No se preocupe, está completamente documentado y las matemáticas nunca van más allá de lo que estaba en esta respuesta. Con algunos científicos que lo invalidan, pero como Sherlock Holmes dijo una vez: “Cuanto más directa sea la lógica, permitiendo que sus presunciones sean válidas, más válidas serán sus conclusiones”. Bueno, en realidad la línea clásica es “Una vez que haya eliminado lo imposible, sin importar cuán improbables sean sus deducciones, es la verdad”. Pero probablemente el punto más importante que mi artículo razona es que existe una teoría alternativa a la que requiere un estado absolutamente desconocido e indefinido como el imaginario. Entonces mi teoría sería más válida lógicamente. También sería más consistente con las observaciones que hemos hecho de nuestro Universo. Las ecuaciones de Einstein no establecen estados imaginarios , algunos dicen que son uno de los argumentos en contra de la validez teórica de esos estados.

Y en cuanto al pensamiento actual: seguramente una teoría que requiere que un Huevo Cósmico sea puesto y abierto por mecanismos completamente desconocidos para la ciencia actual podría tener algunas conclusiones inválidas. Además, esa CE luego se expande a una velocidad hiper-relativista; algo para lo que no tenemos datos de observación directa. Cualquier teoría que reúne presunciones inválidas significa no solo conclusiones inválidas, sino que agrega presunciones inválidas a cualquier otra teoría razonada a partir de ella. Entonces esas conclusiones también serían cuestionables. Si bien todavía son aceptadas, las malas teorías siempre tienen un tipo raro de ciclo reproductivo

David Grant Taylor [ [correo electrónico protegido] ]

La luz proviene de los fotones, … los fotones son partículas atraídas por la gravedad. … la gravedad en un agujero negro es tan fuerte que la partícula “fotón” no puede escapar de ella. Según tengo entendido, se crearon agujeros negros para impulsar los quásares y los quásares de primera generación se formaron a partir de partículas elementales alrededor de los agujeros negros. Los chorros de los quásares arrojaron materia de un avión a un lado del quásar, y la antimateria del otro avión al otro lado. Todo lo que gira a cada lado es una imagen especular del otro. La antimateria es un espejo imige de materia. Entonces, desde que fueron creados, han estado viajando en direcciones opuestas a una velocidad cercana a la de la luz … no es de extrañar por qué no pueden encontrar la abundancia de antimateria que están buscando. Forma otro universo muy, muy lejano. Tengo toda la creación ilustrada en mi nuevo sitio web Bible & Science merge (ilustrado) (infinitestructure.com)

Mi información fue tomada del texto hebreo y griego de la Biblia y no de una traducción. También fue tomado de una colección de eventos actuales en ciencia y no de sus teorías.

La velocidad de la luz es constante solo en relatividad especial. La teoría asume la circunstancia especial de marcos de referencia inerciales (sin aceleración) y sin gravedad. La velocidad local de la luz es c = 299792 458 m / s. Para nuestra observación de la luz que pasta el sol, la relatividad general lo tiene

c ‘= c – 2GM / cr

donde G es la constante de Newton, M la masa del Sol yr el radio solar. Este resultado predice correctamente la curvatura vista en un eclipse, históricamente la primera prueba de relatividad, con un ángulo de desviación

δ = 4GM / (c ^ 2) r = los 1.74 segundos de arco observados.

En cuanto a los agujeros negros, en el horizonte de eventos, r = 2GM / c ^ 2, de modo que la velocidad de la luz c ‘= 0. Clásicamente, la luz no puede ir más lejos.

Contrariamente a una serie de respuestas aquí, la velocidad de la luz no es una constante cuando se trata de marcos de referencia acelerados o gravitacionales. Al curvar la métrica del espacio-tiempo, la gravedad en realidad puede alterar la velocidad de la luz. De hecho, el horizonte de eventos de un agujero negro se define como la distancia desde una masa puntual donde el camino de luz que se aleja directamente de él se detiene.

La masa del agujero negro dobla el espacio hasta el punto de que todas las líneas rectas giran alrededor (a lo largo del horizonte) o en espiral hacia adentro. No hay líneas rectas fuera del horizonte. Como la luz viaja a lo largo de líneas rectas, no puede salir del agujero negro.

La velocidad es la relación de la distancia recorrida y el tiempo que tomó cubrir esa distancia.

En el horizonte de eventos de un agujero negro, el tiempo prácticamente se detiene, por lo tanto, no se puede cubrir ninguna distancia con ninguna velocidad. Es un poco más complicado y también implica la curvatura del espacio, pero se puede simplificar así.

Debido a que la velocidad de escape del agujero negro es igual a la velocidad de la luz, y la luz no puede ir más rápido que eso, sin importar las circunstancias.

Luz, materia, antimateria, campos electromagnéticos: nada escapa a la gravedad de un agujero negro … excepto la radiación de Hawking.

La luz capturada o liberada de un cuerpo se rige por lo que llamamos velocidad de escape. Es un concepto bastante importante y te sugiero que lo estudies por separado, también se enseña en gravitación por cierto.

Lo que sucede en realidad es que la velocidad de escape de la luz es mayor que su velocidad real, definiendo así su escape. No “absorbe” la luz, simplemente no permite el reflejo o el paso de la luz que cae sobre él.

Debido a que el espacio-tiempo se arrastra hacia el agujero negro más rápido de lo que la luz puede viajar a través de ese espacio-tiempo. Piense en ello como una de esas aceras móviles en muchos aeropuertos. Si se subió a uno, se dio la vuelta y caminó lentamente, a pesar de que está caminando en la dirección opuesta a la calzada, aún se estaría moviendo con el camino.

La otra forma, y ​​más precisa, puede observar que la curvatura del espacio-tiempo aumenta a medida que se acerca al horizonte de eventos. Esto significa que las “líneas rectas” se doblan hacia y hacia el horizonte de eventos del agujero negro. Una vez pasado el horizonte de sucesos, la deformación es tan grande que no hay camino de regreso. Cada dirección en la que intentas viajar en puntos vuelve al centro. No hay salida

Puedes conducir tu automóvil a una velocidad constante, ¿por qué no puedes escapar de la Tierra?

La respuesta es, por supuesto, que estás atado a la Tierra y necesitas suficiente energía para escapar. Por lo tanto, no se trata solo de que su velocidad sea constante, sino que debe ser una velocidad lo suficientemente alta. (de hecho, si es constante es irrelevante siempre que sea mayor que la velocidad de escape).

Como la velocidad de escape de un agujero negro es la velocidad de la luz (esencialmente por definición), la luz no puede escapar de ella.

La captura de luz no tiene nada que ver con el valor constante de la luz. Creo que su pregunta debería ser de esta manera: “Si la velocidad de la luz es la máxima, ¿por qué no puede escapar del Agujero Negro?”

Bueno, la respuesta a esta pregunta es simple.

Los agujeros negros tienen una gravedad masiva debido a que la velocidad de escape (la velocidad requerida para escapar de la gravedad de un objeto) es muy muy alta que es mayor que la velocidad de la luz, por eso decimos que “incluso la luz no puede escapar de su atracción una vez que cruza el evento Horizon “.

El campo gravitacional del agujero negro es muy muy fuerte, por lo que no permite que ninguna materia esté libre de su jaula de campo, no depende de la velocidad de nada porque

La velocidad es constante, pero el color (o frecuencia) no lo es. La luz que sale de un agujero negro se vuelve más y más roja hasta que su frecuencia es cero. Después de eso, puede decir que dejó el agujero negro si lo desea, pero no quedó nada.

Una vibración de frecuencia cero a la izquierda. Queda una energía de cantidad cero.

Imagina que estás caminando a una velocidad constante de 5 mph. No importa cuánto tiempo camines, a esa velocidad, si estás en una cinta transportadora yendo 5 mph en la dirección opuesta, nunca llegarás a ningún lado 🙂

Explicación simple: un agujero negro tiene una gravedad tan gigantesca que puede extraer luz de su ruta original. Como sabrán, la luz se comporta como una partícula y las fuerzas pueden actuar sobre ella como lo hace sobre el resto de los objetos.

¿Qué quieres decir? La velocidad de la luz es una velocidad constante, lo que significa que nunca cambia. Un agujero negro solo tiene un tirón gravitacional más fuerte que eso