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

Esta es una pregunta interesante y tiene una explicación bastante interesante.
Según la gravedad newtoniana, la gravedad es una fuerza como cualquier otra fuerza y ​​solo las partículas clásicas que tienen masas distintas de cero pueden interactuar a través de ella. Por lo tanto, la luz que se consideraba clásica como una onda no se verá afectada por ella.

Pero de acuerdo con la Relatividad general, que es la mejor teoría de la gravedad que tenemos hasta ahora, la gravedad no es una fuerza, sino una propiedad del espacio-tiempo, básicamente la curvatura del espacio-tiempo causada por la presencia de energía. Según el argumento común de la relatividad general, cualquier cosa que tenga energía (o masa, considerando la equivalencia)
) y el impulso curvará el espacio-tiempo, también el movimiento de cualquier cosa que tenga energía y el impulso se verá afectado por ese espacio-tiempo curvo. Entonces, la luz, incluso si la consideramos como una onda, tiene energía e impulso,
y, por lo tanto, la trayectoria de un rayo de luz se curva en el espacio-tiempo curvado alrededor de un objeto masivo.

Las ecuaciones de campo de Einstein señalan que más la densidad de energía de un objeto, más será la curvatura del espacio-tiempo a su alrededor. Ahora, un agujero negro es una región con una enorme cantidad de densidad y, por lo tanto, curva el espacio-tiempo en una cantidad enorme. La curvatura es tan grande que si un rayo de luz intenta atravesar el agujero negro desde una distancia menor que una distancia límite ( 1.5 veces el radio de Schwarzschild), entonces se moverá en espiral hacia adentro y quedará atrapado en el límite del agujero negro desde donde no puede escapar.

Las observaciones de hoy en día, como la lente gravitacional, muestran la curvatura de la luz exactamente como lo predice la relatividad general y, por lo tanto, son una evidencia de la corrección de esta teoría.

A pesar de no tener masa, la luz sigue la curvatura del espacio-tiempo. El espacio-tiempo está curvado por masa / energía y, en el caso de un agujero negro, la curvatura del espacio-tiempo cerca del agujero negro es tan severa que no existe una trayectoria que se aleje de él. Este punto de cruce es el radio de Schwarzschild del agujero negro. Fuera de ese radio, la luz aún puede escapar. Por dentro, nada puede.

Por cierto, la luz también es una partícula; existen preguntas y respuestas existentes sobre quora con respecto a esta dualidad.

Todas las respuestas aquí son perfectas, excepto por una pequeña cosa. El autor de la pregunta probablemente ya es consciente de que un objeto masivo resulta en una curvatura del espacio-tiempo, y por lo tanto, el camino de menor acción (la distancia más corta entre dos puntos) es a lo largo de una curva (en lugar de una línea recta). Esto naturalmente haría que las ‘partículas’ en movimiento se doblen. Esta flexión se parece a una aceleración centrípeta, que las personas de mentalidad simple llaman gravedad. Esta foto es clara.

Lo que no está claro es por qué una ‘ola’ se comportaría de manera similar. En primer lugar, es difícil visualizar una ola siguiendo un camino curvo. Una buena manera de pensar en esto son las olas del mar que se mueven en la superficie de nuestro planeta curvo. La curvatura de la superficie terrestre obliga a las ondas a moverse a lo largo de un camino curvo, de la misma manera que la gravedad hace que las ondas de luz se doblen. Y, por cierto, la curvatura de los océanos también se debe a la gravedad (entre otras cosas), aunque una explicación clásica es suficiente.

Las ondas de luz están dobladas por la gravedad. Esto podría haber sido cierto incluso si la Relatividad General se hubiera equivocado: eso fue lo que hizo difícil confirmarlo usando las famosas mediciones de eclipse.

Al contrario de lo que mostró una dramatización reciente de la BBC, hubo tres resultados posibles. Si no se encontraba el desplazamiento de las estrellas, la luz no se veía afectada por la gravedad, que se suponía cuando se descubrió por primera vez su naturaleza ondulatoria. Pero la física clásica podría vivir con ondas de luz sujetas a la gravedad. La relatividad general predijo un efecto mayor, y esto fue difícil de confirmar.

Es posible que sepa que nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz.
Ahora, la razón por la cual la luz no puede escapar de un Agujero Negro es que la fuerza gravitacional de un Agujero Negro es tan enorme que para que la luz escape, la Luz tiene que viajar incluso más rápido que el límite de velocidad teórico de la Luz.

La luz (radiación electromecánica) a veces se conoce como “wavícula” porque a veces actúa como una onda y a veces actúa como una partícula.

Por ejemplo, los fotones que golpean un objeto imparten fuerza. Esto se llama “presión ligera”.

Imagine que el espacio-tiempo es como un diagrama de alambre. Un agujero negro es cuando, dentro de cierto radio, todos los “cables” giran en espiral hacia el centro. Incluso cuando se imagina como una ola, las ondas de luz siguen estas líneas y, por lo tanto, conducen al centro del agujero.

Sin embargo, la física teórica no sabe realmente la diferencia entre retroceder y avanzar en el tiempo. Por lo tanto, el hecho de que todas las líneas del mundo tengan un extremo en el centro del agujero negro no especifica si comienzan o terminan allí. Por lo tanto, es teóricamente posible que existan “agujeros blancos” que son como los agujeros negros, pero que han existido para siempre y que la luz siempre sale de ellos en lugar de entrar en ellos. Todo lo que sale debe provenir de la singularidad central.

Solo para dar un ejemplo calssical de cómo el fondo afecta las olas,
tome esto con una pizca de sal, esta no es una descripción matemática
considere un vórtice en el aire, vórtice y sonido viajando.
Velocidad del sonido si la Velocidad del sonido aún es aire + Velocidad del viento.
Entonces, aunque el sonido no necesita quedar atrapado en un vórtice, se desviará.

Porque la fuerza más primitiva en el universo es la gravedad. Y los agujeros negros son puntos de gravedad infinita, por lo que no obedecen las leyes de la física. No importa que la luz sea una ola. Es simplemente un universo “alienígena”, juega según sus propias reglas. El espacio-tiempo se aplasta en 1, el tiempo se detiene

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