Según la relatividad, la luz viaja a velocidad constante (c) pero aún queda atrapada dentro de un agujero negro. ¿Por qué?

El hecho de que la velocidad de la luz sea siempre la misma no significa que la velocidad (si la palabra se usa tradicionalmente) sea siempre la misma. La luz puede girar y cambiar de dirección, al menos con respecto a un observador que no está donde está la luz. (También puede cambiar de dirección, como por reflexión y refracción, pero ese es un efecto de Electrodinámica Cuántica y no de lo que estamos hablando).

No ayuda que confundamos mucho la velocidad y la velocidad, como hablar sobre la señal y la velocidad de fase de la luz. Sin embargo, tradicionalmente, la velocidad tiene una dirección y la velocidad no. Entonces 60 MPH es una velocidad, pero 60 MPH al norte es una velocidad. Dado que la luz no cambia de dirección en el espacio plano (aunque bajo QED podría, pero esto no sucede porque las amplitudes se refuerzan muy cerca del camino más corto), estas ideas funcionan la mayor parte del tiempo. Sin embargo, alrededor de una masa de luz gravitacional sigue una geodésica que parece curvarse desde la distancia. Esto da como resultado una lente gravitacional, donde el camino de la luz se dobla hacia una masa gravitacional, por lo que funciona de manera similar a una lente convexa. (Por supuesto, es un mecanismo diferente, ya que la luz se curva en una lente de vidrio, por ejemplo, debido a los efectos QED).

Dentro de ese radio de Schwartzschild de un agujero negro, el espacio-tiempo está curvado tan fuertemente que el camino de un rayo de luz es una especie de espiral que se enrolla en la singularidad en el centro del agujero negro. Tenga en cuenta que la luz no nota nada (si la luz puede notar, eso es). Simplemente “piensa” que avanza felizmente como lo hace normalmente, sin girar a la izquierda ni a la derecha, pero todos los caminos conducen al centro, eventualmente.

Lo que sucede cuando llega allí (o se acerca mucho) sigue siendo un tema de investigación. La relatividad general es perfectamente clásica, ya que todo es suave, y supone puntos y líneas ideales y un continuo real, infinitamente divisible (a aleph-1, de todos modos). Por supuesto, sabemos que cuando los espacios se vuelven lo suficientemente pequeños, hay efectos cuánticos. Todavía no tenemos una buena manera de armonizar esta visión clásica con efectos cuánticos como tales intensidades, aunque somos bastante buenos para compensar en muchos otros casos. Aún así, hay algunas buenas ideas flotando.

La noción local de “avance en el tiempo” es hacia el centro del agujero negro, la métrica es curva. No puedes aprenderlo sin aprender el espacio curvo.

La velocidad local de la luz es siempre la misma, pero la dirección geométrica de la propagación cambia en diferentes lugares según la métrica local.

Para definir una “velocidad”, uno debe definir el desplazamiento (en unidades de longitud) y coordinar el tiempo (en unidades de tiempo). En un espacio-tiempo curvo, los límites de velocidad dependen de definiciones de espacio y tiempo que no son tan inmutables como en la Relatividad Especial. Solo en un espacio-tiempo plano podemos conjeturar muchos marcos de referencia inerciales donde, “según la relatividad, la luz viaja a velocidad constante ( c )”. La relatividad especial no tiene sentido cerca de un agujero negro.

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