Respuesta corta: porque la velocidad de la luz en el vacío es constante.
Su pregunta, en realidad, no tiene nada que ver con los agujeros negros. Lo que pregunta es por qué la luz no se mueve más rápido al descender en cualquier campo de gravedad, y más lentamente a medida que sube.
Bueno, la física no puede responder por qué el universo es como es, pero podemos hablar sobre lo que observamos y nuestros modelos matemáticos de lo que observamos. Los experimentos de Michelson-Morley establecieron que la luz viaja a velocidad constante, independientemente de todos los movimientos de la Tierra. Esto se había predicho décadas antes en las ecuaciones de James Clerk-Maxwell para electricidad y magnetismo. Las ondas electromagnéticas que predijo Clerk-Maxwell fueron observadas por Heinrich Hertz, y su estudio ha sido una parte importante de la física desde entonces, hasta la Electrodinámica Cuántica (QED) y la teoría de la electroválvula en el Modelo Estándar.
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En el camino, Einstein tomó la constancia de la velocidad de la luz como la base de la Relatividad Especial, prediciendo muchos fenómenos que también se han observado de manera constante, sobre todo la equivalencia entre masa y energía que explica cómo brillan las estrellas y es la base de la fisión. reactores y bombas. Luego explicó la gravedad en función de la forma del espacio-tiempo en la Relatividad General. En este marco, la velocidad de la luz también es constante. La luz aumenta considerablemente en energía a medida que cae bajo la gravedad, lo que significa que aumenta en frecuencia y disminuye en longitud de onda. Por el contrario, la luz que asciende en un campo gravitacional pierde energía, disminuye la frecuencia y aumenta la longitud de onda.
Del mismo modo, la luz se desplaza hacia el rojo, perdiendo energía, a medida que el Universo se expande, pero sin cambiar su velocidad. Medir el desplazamiento al rojo de las galaxias distantes nos dice cuánto tiempo atrás se emitió su luz.
Dentro del horizonte de eventos de un agujero negro, la luz puede aumentar enormemente en energía a medida que cae al núcleo a velocidad constante, pero no puede moverse hacia arriba en absoluto. No importa cuán enérgico sea un fotón, tiene una longitud de onda finita y no puede confinarse en un espacio más pequeño que esa longitud de onda cuando llega al núcleo.
