Si la luz no puede escapar del tirón de un agujero negro, ciertamente se dobla. ¿No significa eso que la velocidad de la luz cambia?

Si y no. La relatividad general funciona en matemática del espacio-tiempo curvo, donde en diferentes puntos del espacio la métrica es diferente, lo que significa que la noción de velocidad solo tiene sentido localmente, no puede simplemente comparar dos vectores en puntos distantes. Piensa primero en dos ejemplos mucho más simples.

Imagine que es un policía en Chicago y está pensando en un automóvil que se está moviendo en Londres en este momento. ¿Qué tan rápido se mueve ese auto? A nivel local, en Londres, podemos mirar el velocímetro del automóvil y decir que se mueve a 70 km / hy que realmente no importa si va hacia el oeste o el este. Sin embargo, cuando está en Chicago, si piensa en 3D y tiene en cuenta la forma de la Tierra, el automóvil de Londres que se mueve hacia el oeste significa que se mueve hacia usted, y cuando se mueve hacia el este, se mueve hacia abajo en su marco de referencia de Chicago. ¿Cómo puedes evaluar su velocidad cuando se mueve hacia tu cielo? ¿Rompió el límite de velocidad o no? Realmente no puede decir mucho sobre su velocidad en su marco de referencia de Chicago, necesita hablar sobre su velocidad en el marco de referencia de Londres, localmente, o necesita algún procedimiento para traducir la velocidad del automóvil de Londres a la velocidad de Chicago, de alguna manera mueve el vector a lo largo de la superficie tratando de mantenerlo horizontal y de alguna manera preservando su longitud (la velocidad).

Otro ejemplo. Usemos la longitud y la latitud como nuestra cuadrícula de coordenadas. Cuando estoy en Tailandia necesito una hora para mover un grado de longitud en un automóvil. Sin embargo, si estoy cerca del polo sur, puedo cambiar mi coordenada en un grado de longitud en unos minutos o incluso segundos si estoy realmente cerca del polo. ¿Significa que mi auto se mueve mucho más rápido cerca del poste? En todos los casos, el velocímetro del automóvil muestra la misma velocidad.

Como puede ver, algo podría tener la misma velocidad localmente, pero parece tener velocidades muy diferentes (o simplemente sin sentido) cuando se mira desde otros marcos de referencia, otros puntos de espacio curvo. Lo mismo sucede con la luz: se mueve localmente con la misma velocidad, pero cuando lo piensas desde otros puntos del espacio-tiempo curvo, su velocidad puede parecer diferente (esto nos da un retraso de Shapiro, por ejemplo). Como ejemplo extremo, si algo emite luz en el horizonte de eventos de un agujero negro, la luz dirigida lejos del agujero negro parecerá detenerse para un observador distante, no se moverá en absoluto en el marco de referencia del observador. Pero esto es solo un efecto de un marco de referencia diferente, es como el auto de Londres subiendo en el marco de referencia de Chicago.

Recibí “Anuj Dhakal solicitó su respuesta a una pregunta” por alerta de correo electrónico de Quora.

No soy un experto en el tema del agujero negro ni me especializo en geometría diferencial, las matemáticas relacionadas con el tema que salta a la hipercomplejidad a un ritmo de entumecimiento mental. Se requeriría una buena capacitación postsecundaria intensiva de dos años sobre cómo leer y comprender el idioma de la DG.

Lo que se convirtió en un “agujero negro” acuñado fue una revisión no válida de la ecuación DG de Karl Schwarzschild del movimiento de un punto sin masa en el campo gravitacional de una masa. Se refería a Mercurio en órbita alrededor del Sol y lo hizo porque estaba respondiendo directamente a la solicitud de Einstein de resolver el problema del perihelio de Mercurio, en todos los lugares de las trincheras de la Primera Guerra Mundial. Las leyes de Kepler del movimiento planetario, y Newton, no explican el perihelio. Poco después de que Schwarzschild enviara su solución a Einstein, murió. El compañero alemán David Hilbert tomó sus matemáticas y las reescribió. La DG de matemática involucrada requiere un doctorado para entender. Muy pocos humanos pueden visualizar y comprender DG para identificar cualquier declaración inválida. Pero eso es lo que sucedió con la revisión de Hilbert e involucró las flechas direccionales de tiempo. La revisión de Hilbert incluyó dos flechas de tiempo perpendiculares, por lo tanto contradictorias, en su solución de dos superficies. El componente de tiempo significa todo para la velocidad y lo que se llama velocidad angular, que en realidad es una aceleración. Los pares señalaron la discrepancia y explicaron que la “singularidad” en el centro de un agujero negro, el concepto de pequeñez infinita, está realmente en el radio gravitacional especificado por la masa (Sol), sin relación con un engullido de punto sin masa infinitamente pequeño planetas y estrellas. Hay un límite de cero a la velocidad angular de un planeta (punto de masa ideal como escribió Schwarzschild) que orbita el Sol a medida que su órbita se acerca más y más a la superficie, atraída por la gravedad del Sol, arrastrada hacia la superficie del Sol. de la visión de Newton de que AV aumenta hasta el infinito. Este es el evento de singularidad: la velocidad angular golpea una pared de ladrillos insuperable (cero).

La luz, siendo de velocidad finita en el vacío, no se dobla. Cambia de dirección cuando rebota en objetos reflectantes. Misma velocidad, solo trayectoria más larga y porque la velocidad finita toma un poco más de tiempo para ir de A a B, por ejemplo, redirigiendo millones de moléculas de H2O. El lapso de tiempo general es insignificante.

Hilbert también redujo el radio gravitacional de masa a cero, borrando la masa del Sol para asignar toda la influencia de atracción gravitacional a un concepto teórico mítico del centro de una variedad o cualquier forma geométrica definida, en la que nada existe o puede.

Algunas buenas respuestas ya: la velocidad de la luz no cambia. Período, fin de la historia.

Esto puede ser más intuitivo cuando te das cuenta de que la luz en realidad no se “dobla” desde su propia perspectiva. Simplemente sigue avanzando alegremente en su camino, tan recto (y rápido) como imaginamos que va en el vacío. ¿Por qué? Porque la gravedad no puede “atraer” la luz; recuerde que la luz no tiene masa y por lo tanto no “experimenta” la atracción gravitacional.

Eso no tiene sentido, se podría decir, ¡porque la luz gira en una curva! Correcto, pero la curva existe solo desde nuestro punto de vista, que está fuera del sistema. El espacio alrededor del agujero negro está tan severamente distorsionado que el camino de la luz parece doblado desde el exterior. Esta es también la razón por la que vemos que parece ir más y más lento, y nunca caer. Desde la perspectiva de los fotones, el paso del tiempo y la velocidad de la luz no cambian.

Para ilustrar la “flexión”, piense en la siguiente imagen. Estás caminando a lo largo de una de las líneas de coordenadas en la Tierra, una “geodésica”, y simplemente sigue adelante. Desde tu perspectiva, vas en línea recta. Desde el punto de vista de alguien que te observa desde la Luna, tu camino es curvo. (Tenga en cuenta que hay muchas insuficiencias de esta imagen, pero ilustra este punto).

Del mismo modo, la luz también siempre sigue una geodésica y solo parece tener un camino doblado cuando se ve desde el exterior. Entonces, el agujero negro aparentemente “atrae” la luz es porque curiosamente dobla el espacio.

Como dicen, es complicado.

Como otros señalaron, la velocidad de vacío de la luz nunca cambia realmente. No importa lo cerca que esté de un agujero negro, si instalara un laboratorio allí y midiera la velocidad de vacío de la luz, no lo encontraría diferente de cualquier otro lugar.

Sin embargo … coloque un agujero negro (o incluso una estrella ordinaria) cerca del camino de un rayo de luz, y el camino se doblará. Por lo tanto, la luz tardará un poco más en llegar a su destino. Este efecto se llama retraso de Shapiro, y se ha medido / se mide con gran precisión utilizando señales de radio de naves espaciales interplanetarias. Entonces, si midiera la velocidad de la luz dividiendo la distancia entre dos puntos con el tiempo que tarda la luz en llegar, parecería que la luz se ha ralentizado un poco.

La velocidad de la luz nunca cambia.

El hecho de que se doble no significa que su velocidad tenga que cambiar. Al igual que puede conducir por una curva en la carretera sin cambiar su velocidad.

Lentes gravitacionales, desplazamiento al rojo, el efecto Shapiro … ninguna de estas cosas cambia la velocidad de la luz, solo cambian la dirección y la frecuencia para que podamos medir los retrasos y los cambios en su energía.

Incluso la luz que viaja a través de un medio (sin vacío) viaja a la velocidad de la luz. Vemos que la luz se “ralentiza” de acuerdo con el índice de refracción del material, pero a nivel microscópico es simplemente absorción y reemisión de fotones. Esto lleva un poco de tiempo que parece ralentizar la luz en un sentido macroscópico, pero los fotones siempre viajan en c

1. La luz no puede escapar del tirón de la gravedad. una vez que la luz toca el horizonte de eventos o entra, el agujero negro absorbe la luz.
2. Debido a la presencia de un objeto masivo (como el agujero negro), el espacio-tiempo se dobla. Esa es ahora la geodésica de la luz no es una línea recta típica, pero la geodésica se definirá por este espacio-tiempo curvo. por lo que se convierte en como agregar una superficie curvilínea adicional en el camino de la luz (como se menciona a continuación: retraso de Shapiro).
3. Sin embargo, la VELOCIDAD DE LA LUZ SERÁ ‘c’. ya que doblar la luz cambiará su velocidad, pero no la magnitud de la velocidad (= c).

Por supuesto no. La velocidad de la luz es una de las constantes fundamentales de la Teoría general de la relatividad, en la que se basa esta última.
Después de la detección de ondas gravitacionales por los interferómetros LIGO, la astrofísica moderna tiene motivos para afirmar que, bajo el impacto de la gravitación superintensiva de un agujero negro, el espacio-tiempo se está doblando. Por lo tanto, la luz solo tiene que propagarse a través del espacio curvo con su velocidad habitual (que es constante en el vacío) hasta que regrese a su fuente.

No, la velocidad, que incluye la dirección, cambia pero el componente de velocidad, la magnitud del vector de velocidad, siempre permanece igual (al menos, mientras pasa por el vacío, otros materiales tienen diferentes velocidades de luz).

El espacio cercano a una fuente gravitacional fuerte, como un agujero negro, ciertamente se dobla, contrae, aprieta, realmente no tenemos una palabra adecuada para el efecto.

Pero es un efecto relativo. Un observador distante observará el camino de la luz que se desvía hacia la fuente de gravitación, lo que se verá como una aceleración.

Pero desde el marco de referencia del haz de luz, simplemente se mueve siguiendo una línea recta a una velocidad constante c. Su velocidad no cambia.

No. Esto se debe a que el espacio alrededor del horizonte de eventos es altamente curvo. La luz se vuelve roja pero no se ralentiza. El espacio curvo produce un camino más largo para que la luz viaje. Para la luz emitida dentro del horizonte de eventos, no hay camino hacia el exterior, por lo que tampoco hay cambio en la velocidad de la luz.

La Relatividad General, GR, se basa en la premisa de que la velocidad de la luz, en el vacío, no cambia. El agujero negro es una solución específica de las ecuaciones de GR. No hay conflicto / contradicción allí.

Una manera útil de ver esto sugerido por el físico Leonard Susskind es considerar el espacio como el agua en un lago, y pensar que la velocidad del sonido en el agua es equivalente a la velocidad de la luz en el espacio. El centro de un agujero negro es un agujero en el fondo del lago. El agua corre hacia el hoyo. A lo lejos, el movimiento del agua es lento y es fácil que el sonido escape, pero a cierta distancia el movimiento del agua es más rápido que la velocidad del sonido, por lo que los sonidos seguirán viajando a la velocidad del sonido a través del agua, pero no lo harán. ser capaz de escapar siendo arrastrado

En el horizonte de eventos de un agujero negro es como si el espacio cayera en el agujero a la velocidad de la luz. La luz puede viajar hacia afuera a la velocidad de la luz, pero no llegará a ninguna parte.