Velocidad de escape, atribución errónea y agujeros negros

La velocidad de escape es la velocidad balística requerida para escapar de un campo gravitacional al infinito, ignorando cualquier dinámica de un tercer cuerpo. La palabra operativa aquí es balístico , lo que significa sin motor .

In response to prior question removal:   
    
The below reference to a Fermi Drive is a tongue-in-cheek handy 
Gedanken construct for a non-ballistic mechanism. 
It is not unpublished personal theory.

There is no claim of a mechanism to escape a Black Hole.

Ahora supongamos que tengo una nave espacial Fermi con combustible efectivamente ilimitado. Esto podría ser a través de algún impulso sin reacción aún no definido o un impulso iónico altamente eficiente de algún tipo.

Ahora, la velocidad de escape de la Tierra es de alrededor de 25000 mph, pero esta es una velocidad balística sin motor. Sin embargo, podría subirme a mi nave espacial Fermi y viajar a una velocidad tranquila de 50 mph continuamente hacia arriba durante el tiempo que quisiera, hasta que finalmente aterrice en la Luna o vaya a otro lado. La velocidad de escape no es un factor aquí porque se trata de un ascenso motorizado, no balístico.

Ahora llevemos este mismo concepto a un horizonte de eventos de Black Hole.

Puedo viajar tranquila y continuamente durante el tiempo que quiera. No tengo que lidiar con velocidades de escape súper lumínicas.

Entonces, ¿dónde me deja eso? ¿Puedo escapar de un Agujero Negro, o me estoy enfrentando a contracciones de Lorentz en el tiempo o algo así en lugar de problemas de velocidad de escape?

Fermi Drive - Patente pendiente

Respuestas (3)

El problema es que supone que un horizonte de eventos es simplemente un área dentro de la cual la velocidad de escape se vuelve mayor que C . Esta no es realmente la imagen completa, de lo contrario, podríamos simplemente modelar los agujeros negros usando la gravedad newtoniana; más bien, es solo una heurística que usamos para calcular el radio de Schwarzschild. Da la "respuesta correcta por las razones equivocadas", en cierto sentido.

Lo que realmente sucede, de acuerdo con la relatividad general, es que cuando estás dentro del horizonte de eventos, el espacio-tiempo se retuerce de tal manera que literalmente no hay dirección en la que puedas viajar que te lleve fuera del horizonte de eventos , independientemente de la cantidad de cinética. energía que te das a ti mismo.

No es como escapar de la Tierra, donde puedes identificar una dirección particular (es decir, hacia arriba) que, si continúas moviéndose a lo largo de ella, eventualmente te permitirá abandonar la esfera de influencia de la Tierra. Dentro del horizonte de eventos, ya no existe tal cosa como "hacia arriba" . No importa en qué dirección te muevas, terminarás más cerca de la singularidad.

Estoy bastante seguro de que esto es correcto, pero todavía espero una mayor claridad.
@ user10216038 ¿Qué está buscando en términos de claridad? ¿Qué puntos específicos no están claros?

Ahora, la velocidad de escape de la Tierra es de alrededor de 25000 mph, pero esta es una velocidad balística sin motor. Sin embargo, podría subirme a mi nave espacial Fermi y viajar a una velocidad tranquila de 50 mph continuamente hacia arriba durante el tiempo que quisiera, hasta que finalmente aterrice en la Luna o vaya a otro lado. La velocidad de escape no es un factor aquí porque se trata de un ascenso motorizado, no balístico.

Esta es una toma muy interesante. Como observa, para un empuje continuo, la velocidad de escape no es relevante. Sin embargo, eso no es lo que define el horizonte de eventos, es más una coincidencia interesante. Sin embargo, hay otra propiedad interesante que es más directamente relevante para su pregunta:

Tenga en cuenta que su motor Fermi no tiene una velocidad de escape mínima, pero sí una aceleración de escape mínima. Si el motor Fermi no produce más de 1 g de aceleración adecuada al nivel del suelo, no escapará de la tierra con este método.

Entonces, ¿cuál es la aceleración mínima adecuada para escapar de un agujero negro? Resulta volverse infinito en el horizonte. Entonces, independientemente de la aceleración que pueda producir su motor Fermi, será insuficiente para ir hacia afuera a cualquier velocidad en el horizonte.

Eso no parece encajar en mi mente. Como señaló, en la Tierra sería una aceleración de 1G+ al nivel del suelo, pero en realidad disminuiría con la altitud para mantener una velocidad constante. Su lógica parece sugerir una gravedad infinita en el horizonte de eventos, pero ¿no es esa la definición en la singularidad? Tendría que estar menos en el horizonte ¿no? Sospecho que es más un horizonte de espacio-tiempo cerrado como lo sugiere @probably_someone pero carezco de la capacidad de visualizar más de 3 dimensiones del espacio.
No, la aceleración adecuada para un objeto flotante se vuelve infinita en el horizonte de eventos, no en la singularidad. La gravedad de marea es lo que se vuelve infinito en la singularidad

Imagínese en su propulsor infinito compitiendo contra un fotón. El fotón viaja con velocidad fija. C , inicialmente viaja con una velocidad mucho menor, pero su aceleración es constante y distinta de cero. Pregunta: ¿con el tiempo superarás al fotón?

La respuesta a esta pregunta es no.

Esto se debe a que la relación cinemática

X ( t ) = a t 2 2
es newtoniano. Obtiene correcciones relativistas cuando su velocidad se acerca a la velocidad de la luz.

La corrección relativista de esta fórmula deja muy claro que nunca alcanzarás la velocidad de la luz ni la superarás. Por lo tanto, el fotón siempre ganará en esta carrera:

X ( t ) = C 2 a ( 1 + ( a t C ) 2 1 ) < C t .

Cuando decimos que la región interna del horizonte de sucesos está definida de tal manera que ni siquiera la luz que se mueve radialmente fuera del agujero negro puede escapar, significa que nada más puede escapar. Usted y su propulsor infinito siempre permanecerán detrás del fotón que está en movimiento libre, y el fotón siempre permanecerá detrás del horizonte de eventos, por lo tanto, usted también permanecerá detrás del horizonte de eventos.

Este argumento, aunque parece heurístico, en realidad es exacto dentro de la Relatividad General. Esto se debe al principio de equivalencia: una pequeña región del espacio en las inmediaciones del horizonte de eventos es en realidad casi plana (especialmente para los agujeros negros supermasivos), por lo que se aplica la Relatividad Especial.

Entiendo la corrección de la Relatividad Especial, pero eso no es lo que estaba preguntando. No estoy tratando de exceder o incluso acercarme a la velocidad de la luz.
@ user10216038 estás preguntando si puedes escapar del horizonte de eventos de un agujero negro con un motor de cohete. Mi respuesta explica por qué no puedes.