Flucht vor einem Schwarzen Loch

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Ich höre oft, dass einem Schwarzen Loch nichts entkommen kann, weil seine "Fluchtgeschwindigkeit" größer als c ist . Wenn das stimmt, wie sieht es dann mit Folgendem aus? Ich weiß, dass das Folgende viele höchstwahrscheinlich unmögliche Annahmen hat, aber ich versuche zu verstehen, ob die Erklärung der Fluchtgeschwindigkeit Sinn macht.

Angenommen, Sie haben eine Art Raumschiff im Ereignishorizont, das weder durch die Schwerkraft noch durch die Gezeitenkräfte zerstört wurde. Angenommen, Sie haben eine Menge Reaktionsmasse und eine fantastische Stromversorgung.

Konnte dieses Raumschiff durch Ausüben einer ausreichenden konstanten Kraft dem Ereignishorizont entkommen?

Mitchell Kaplan
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Antworten:

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Einer der klarsten Wege, um zu sehen, was vor sich geht, ist ein Penrose-Diagramm eines Schwarzschild-Schwarzen Lochs. Ein Penrose-Diagramm ist wie eine Karte der Raumzeit, die so gezeichnet ist, dass die Winkel erhalten bleiben und die Lichtstrahlen diagonal in einem Winkel von werden, um die Lichtkegel zu bilden.45

Da wir einen unendlichen Raum (Zeit) in eine endliche Zeichnung abbilden, sind Entfernungen zwangsläufig verzerrt, aber das ist ein geringer Preis.

Schwarzschild-Kausaldiagramm, Original von Andrew Hamilton

Die Zeit vergeht wie im Diagramm, und eine typische Infall-Flugbahn ist blau dargestellt.

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Dieses besondere Bild stammt von Prof. Andrew Hamilton . Beachten Sie, dass es sich um ein ewiges Schwarzschild-Schwarzes Loch handelt, das es immer gegeben hat und geben wird. Ein tatsächliches Schwarzes Loch entsteht durch den Kollaps eines Sterns und verdunstet schließlich, so dass sich sein Diagramm geringfügig unterscheidet (insbesondere wird es kein "Antihorizon" geben). In jeder hier relevanten Hinsicht ist es jedoch die gleiche Situation.

Stan Liou
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Könnten Sie näher erläutern, wie es sich um "die gleiche Situation" handelt, obwohl das Schwarze Loch irgendwann verdunstet, da die Singularität selbst nach dem Diagramm tatsächlich eine unendliche Zeit in der Zukunft zu liegen scheint? (oder zumindest nach einer verständlichen, wenn auch möglicherweise naiven Interpretation des Diagramms)
mtraceur
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Dies ist eher eine Frage der Physik als der Astronomie, aber stellen Sie es sich trotzdem so vor (das meiste, was ich sage, muss überprüft werden, da ich nicht qualifiziert bin, eine 100% korrekte Antwort im Detail zu geben): Licht kann a nicht entgehen Schwarzes Loch, und kein Antriebssystem kann ein Objekt auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen. Je schneller Sie fahren, je mehr Sie wiegen, desto mehr Kraft müssen Sie aufwenden, um die Beschleunigung aufrechtzuerhalten, und desto mehr Energie verschwenden Sie mit der Zeit. Wenn in einem Diagramm die Energie gezeichnet wird, die erforderlich ist, um die Geschwindigkeit um dX zu erhöhen, wenn die Geschwindigkeit X erreicht ist, hat das Diagramm eine Asymptote bei Lichtgeschwindigkeit. Das heißt, es wird nicht erreicht, egal wie viel Energie eingespeist wird.

Schauen Sie sich den LHC an, bei dem Hadronen auf einen solchen Punkt beschleunigt werden, wenn ihre Geschwindigkeit nicht mehr gemessen wird, weil sie sich kaum ändert, sondern die Energie der Teilchen, die sich bei Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit stark erhöht. Dies gibt Ihnen einen Überblick darüber, wie unerreichbar es ist.

Wenn Sie also nicht auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen können, sind Sie wie Licht im Ereignishorizont gefangen.

Auch AFAIK, Licht tritt nicht aus, weil Photonen Gewicht haben, sondern weil die Zeit stehen bleibt. Licht reist also nicht, nichts passiert, weil keine Zeit ist.

Auch hier bin ich nicht qualifiziert. Ich lese einfach gerne über dieses Zeug.

AlexanderMP
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Meine Frage dreht sich um mein Verständnis, dass eine Fluchtgeschwindigkeit eine Anfangsgeschwindigkeit ist, die ohne zusätzliche Beschleunigung ausreicht, um der Anziehungskraft eines Planeten zu entkommen. Wenn wir zum Beispiel eine ausreichend gute Energiequelle und Reaktionsmasse hätten, könnten wir uns in beliebiger Entfernung von der Erde bewegen, während wir uns mit konstant langsamer Geschwindigkeit bewegen. Entsprechend könnte dies bei einem Schwarzen Loch funktionieren, oder liegt etwas an der Raumkrümmung, das ein Entkommen unmöglich macht.
Mitchell Kaplan
Wie ich bereits erklärt habe, kann man nicht einmal die Lichtgeschwindigkeit erreichen und nicht einmal Licht kann entweichen. Es gibt nichts, was Sie tun könnten, um die Lichtgeschwindigkeit zu erreichen. Dafür braucht man unendlich viel Energie, was mit anderen Worten bedeutet, dass es unmöglich ist. Bewegung wird auch als eine Änderung der Position in einem Zeitlimit beschrieben und wird durch Geschwindigkeit (t ^ -1), Beschleunigung (t ^ -2) und Gleichungen höherer Ebenen (t ^ -n) definiert, von denen alle abhängig sind Zeit (t). Weit über den Ereignishorizont hinaus gibt es keine Zeit, so dass "Bewegung" als Konzept keinen Sinn ergibt.
AlexanderMP
Hmm, Photonen folgen der Null-Geodäsie der Raumzeit. Warum hält die Zeit an? Und was meinst du damit? Meinen Sie die Zeit, die ein Beobachter außerhalb des Ereignishorizonts betrachtet, oder meinen Sie die lokale Koordinatenzeit von jemandem, der in den Raum gefallen ist. Ich denke, dass ein Teil Ihrer Antwort weggelassen werden sollte.
Astromax
Es gibt nicht viel, was für die Frage hier relevant ist. Schwarze Löcher sind ein allgemeines relativistisches Phänomen.
Rob Jeffries
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Obwohl ich @Alexander teilweise zustimme, sind hier noch ein paar Dinge.

Gemäß Einsteins spezieller Relativitätstheorie können sich Teilchen nicht mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen (c). Es würde unendlich viel Energie brauchen, wie oben angegeben. Die spezielle Relativitätstheorie besagt jedoch, dass sich ein Objekt langsamer oder schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegen kann, jedoch nicht mit der Geschwindigkeit von c. Wir können Objekte, die sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, als Tachyonen bezeichnen . Es gibt Himmelsobjekte, die schneller beschleunigt werden als die Lichtgeschwindigkeit.

Allen ist gemein, dass einem schwarzen Loch nichts entgehen kann. Aber es ist total falsch . Schwarze Löcher emittieren Partikel und Strahlung, die als Hawking-Strahlung bezeichnet wird . Sogar Stephen Hawking hat seine Meinung über Blackholes geändert, da das allgemeine Konzept, dass Blackholes alles absorbieren, durch quantenmechanische Theorien widerlegt werden kann.

Also, wenn es eine Möglichkeit gibt, dass wir tatsächlich einem schwarzen Loch entkommen können.

Am CERN, Berichte sagen , dass gespenstischen subatomaren Teilchen genannt Neutrinos zu Reise beobachtet wurde schneller als das Licht. Forschungen versuchen es immer noch zu bestätigen.

Es gibt auch eine andere mögliche Theorie, die in der wissenschaftlichen Gemeinschaft existiert, das Konzept der Wurmlöcher. Wenn ein Schiff versucht, einem schwarzen Loch zu entkommen, ist es eine vorgeschlagene Theorie, ein Wurmloch zu öffnen, um dem schwarzen Loch zu entkommen und einen anderen Punkt zu erreichen.

Es gibt auch Untersuchungen, die besagen, dass Objekte aus dem Schwarzen Loch stammen .

Mahe
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Ich denke, sie haben einen experimentellen Fehler am CERN entdeckt, der etwas mit dem Timing der beiden Uhren zu tun hat. Sie glauben also nicht mehr, dass die Neutrinos schneller als das Licht sind. Ich denke, die Dinge, die von Schwarzen Löchern ausgehen, sind die Hälfte der virtuellen Teilchenpaare, die spontan im leeren Raum erscheinen, wenn ein bestimmtes Paar direkt außerhalb des Ereignishorizonts erscheint. Ich frage mich, ob Sie sich irgendwo in der Nähe von c bewegen müssen, um einem Schwarzen Loch zu entkommen, solange Sie eine kontinuierliche Beschleunigung anwenden können. @ AlexanderMPs Kommentar zu "Zeit" mag meine Antwort sein. Aber ich wundere mich auch über die Krümmung.
Mitchell Kaplan
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Obwohl sich Neutrinos als falsch erwiesen haben, existiert das Konzept der Tachyonen immer noch. Eines ist sicher, dass es auf der Erde kein Element gibt, um ein Schiff zu bauen, das einem schwarzen Loch entkommen kann, selbst wenn wir in der Lage wären, die Energie dafür zu nutzen. @MitchellKaplan Das Endergebnis war, dass die Neutrinogeschwindigkeit gleich Licht war . Die Fehlerquote betrug 15ns.
Mahe
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Ihr Kommentar dazu, dass einem schwarzen Loch nichts entgeht, ist ebenfalls falsch - siehe @ Dilatons Antwort darauf. Schwarze Löcher sollen verdunsten, aber das heißt nicht, dass die Dinge, die hereinkamen, jetzt herauskommen (siehe Hawking Radiation - de.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation ).
Astromax
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Die Antwort ist so falsch, dass ich gar nicht weiß, wo ich anfangen soll. Bitte spekulieren Sie nicht, dies ist Wissenschaft, kein Ratespiel für Laien.
Florin Andrei
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Der TIME-Artikel ist auch nicht hilfreich. Die ursprüngliche Frage bezog sich auf die Flucht aus dem Schwarzen Loch, nicht von außen. Und der Fehler bezüglich Hawking-Strahlung. . . oy.
HDE 226868