Hay un truco que me gusta usar para comprender intuitivamente problemas especiales de relatividad que también funciona con la relatividad general. Es decir, imagine lo que más se observa con una sombra, una película u otro objeto virtual proyectado en su ubicación desde una fuente distante, o una fuente en otro marco de referencia.
Así que primero describamos qué sucede si alguien pasa muy cerca del horizonte de eventos, y el producto escapa antes de cruzarlo. Desde lejos, estoy proyectando una película en una pantalla en la parte posterior de la nave espacial. Digamos que la película tiene una marca de tiempo que avanza en la esquina. Digamos que también hay un reloj visible en la parte trasera del barco.
Paso 1. Inicialmente cuando la nave espacial está lejos del agujero negro, y en mi mismo marco de referencia, cerca de mí. El tiempo de ida y vuelta de la luz no es notable. Si los altavoces están a mi lado, escucho el ruido sincronizado con el movimiento. La marca de tiempo que veo en la esquina de la película avanza normalmente. El reloj en la parte posterior del barco también avanza normalmente.
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Paso 2. Envíe las películas lejos de la pantalla del proyector. A medida que nos alejamos, la película parece reproducirse más lentamente. La luz tarda más y más en hacer el viaje de ida y vuelta, ya que la distancia se hace más larga. Esto es cierto independientemente de si el barco acelera lejos de nosotros o viaja a una velocidad constante lejos de nosotros. El reloj en el barco parece correr más rápido que la película. A pesar de la dialación de tiempo de relatividad especial, la luz de la imagen del reloj no necesita hacer un viaje de ida y vuelta, por lo que se observa una disminución más lenta del tiempo de viaje de ida y vuelta.
Paso 3. Ahora el barco se dirige hacia el agujero negro. A medida que se acerca, noto que veo que la película se reproduce aún más lentamente. La pregunta es, ¿qué pasa exactamente con ese reloj? ¿El reloj se ralentizará debido a los efectos continuos de relatividad especial y general, pero el reloj funciona más rápido que la película? Mientras esté en caída libre hacia el agujero negro, debería esperar que el desplazamiento al rojo de la velocidad supere el desplazamiento al azul del pozo de gravedad. Lo que significa que a medida que envío me acerco más y más al horizonte de eventos, vemos que el reloj se ralentiza a un ritmo más lento que la película.
Paso 4. Luego, la nave dispara sus cohetes para mantener una distancia constante del agujero negro. Noté que la película sigue teniendo un retraso muy largo, pero la marca de tiempo está progresando a un ritmo normal nuevamente. La desaceleración del efecto de película solo ocurre mientras la nave se acerca al agujero negro. El reloj en la parte posterior de la nave todavía está cambiando más lento que el mío debido a la dilatación del tiempo.
Paso 5. El barco dispara sus cohetes aún más y comienza a alejarse del agujero negro. La marca de tiempo diginal en la película comienza a progresar más rápido que mi reloj. El reloj en el barco todavía corre más lento que mi reloj. El retraso de tiempo en la película está disminuyendo.
Paso 6. El barco regresa a donde comenzó. Una vez más, la película está sincronizada con el sonido, así como con la marca de tiempo de la película. El reloj en la parte trasera del barco está considerablemente detrás del mío.
Ahora tenemos todas las herramientas que necesitamos para probar y preguntar qué vería una persona en el barco.
Paso 1. La película se reproduce normalmente. (Mi reloj funciona a la misma velocidad que la marca de tiempo de la película).
Paso 2. La película se ha ralentizado. (Mi reloj corre más lento que la marca de tiempo de la película).
Paso 3. La película todavía se está ralentizando aún más. (Mi reloj funciona más rápido que la marca de tiempo de la película).
Paso 4. La película ahora se reproduce más rápido de lo normal. (Mi reloj corre más lento que la marca de tiempo de la película).
Paso 5. La película todavía se reproduce más rápido de lo normal. (Mi reloj corre más lento que la marca de tiempo de la película).
Paso 6. La película se reproduce a un ritmo normal nuevamente. (Mi reloj funciona a la misma velocidad que la marca de tiempo de la película).
Ahora aquí está lo interesante, en el paso 6 ambas vistas se sincronizan nuevamente. Si la película está terminando para la persona en el proyector, también está terminando para la persona en el barco. Por lo tanto, todas las aceleraciones y ralentizaciones de la película deben sumarse con precisión para que tanto la persona en el barco como la persona en el proyector vean la misma cantidad de tiempo de película.
Que hemos aprendido La única vez que experimentamos una desaceleración en la película en el barco, es cuando nos alejamos directamente del proyector.
Ahora veamos un escenario ligeramente diferente. Digamos que olvidamos los pasos 4, 5, 6 y simplemente permitimos que nuestro barco caiga en el agujero negro. A medida que la nave llegue al horizonte de eventos, estamos en el paso de que la película se volverá más y más lenta. Como tal, hay un MUY último cuadro que veremos antes de cruzar el horizonte de eventos. Si no activamos nuestros motores de cohetes antes de eso, no hay escapatoria. El único escenario donde podemos ver el final de la película es si comenzamos a luchar contra la gravedad mucho antes de que pasemos el punto de no retorno.
Entonces nuestra respuesta es NO, el horizonte de eventos no parece moverse significativamente más lejos. Oh, ciertamente, debido a la contracción del espacio, parecerá moverse un poco de acuerdo con los medidores de la nave. Pero no lo suficiente como para no poder cruzarlo después de un período de tiempo finito. A nivel local, parece que no hay nada especial. Si intentas luchar bien contra la gravedad a medida que te acercas al horizonte de eventos, tu película terminará rápidamente. Si puedes detener tu caída el tiempo suficiente, tendrás la oportunidad de ver cómo se queman todas las estrellas del cielo. Puedes saber cuándo estás cerca del horizonte de eventos, porque es cuando estás tratando de detener tu decente y verás que todas las estrellas se queman, y si estás en caída libre, el tiempo para el resto del universo se congelará por completo. . Pero estos dos efectos son lo suficientemente “difusos”, sería difícil ubicar la ubicación exacta del horizonte de eventos, por cualquier otra cosa que no sea matemática.
Todo esto se basa solo en una historia simple de lo que sucede cuando vemos una película, y los cálculos nos dicen que la luz cambia a azul. No importa qué tan rápido caigamos al agujero negro, las películas ligeras son más rápidas, pero la cantidad de tiempo adecuado en una caída libre es limitada, por lo que simplemente no hay tiempo para que algunos cuadros se pongan al día.
Ahora hay algunos defectos con esta descripción. Si no lo hubiera, los agujeros negros serían fáciles. Primero, asumí una caída libre directamente en el agujero negro. Pero solo puedes caer libremente en el agujero negro en los polos. En cualquier otro lugar, el giro del agujero negro te arrastra con él. A continuación, este giro te especializa cerca del agujero negro. Por lo tanto, no tendrá una buena pantalla de cine para rebotar. Los terceros agujeros negros no son estáticos. En este punto, todos los agujeros negros deberían estar creciendo lentamente. Eso significa que, en algún momento, el horizonte de eventos debería pasar de largo. Nadie realmente entiende cómo funciona eso, así que ciertamente no puedo describir el efecto aquí.
