De versnelling van een baksteen die in een zwart gat valt

Wanneer ik vanaf grote afstand een baksteen in een niet-roterend zwart gat laat vallen, wat is dan de versnelling van de baksteen op het moment dat die de horizon passeert bezien vanuit een waarnemer die met de baksteen meebeweegt?

De baksteen nadert de horizon van het zwarte gat,
een kabouter heeft zichzelf gepromoveerd tot meebeweger
door zich aan de baksteen vast te laten ketenen

Ik laat vanaf grote afstand een baksteen in een zwart gat vallen en een kabouter, met een blauw mutsje, heeft zichzelf laten vastketenen aan de baksteen en zichzelf daarmee tot meebewegende waarnemer [Engels: comoving observer of free falling observer of rain observer (regendruppels zijn in vrije val als je de luchtweerstand verwaarloost)] gepromoveerd. Op het plaatje hiernaast zie je de kabouter, die zichzelf vrijwillig gemeld heeft, vastgeketend aan de baksteen. Wat is de versnelling van de baksteen in zijn referentiekader, zijn referentiestelsel, zijn coördinatenstelsel?

Het simpele antwoord is: nul. De snelheid van de baksteen in het referentiestelsel van de kabouter is nul komma nul, zoals ik in dit vraagstuk uit de doeken heb gedaan. En omdat versnelling snelheidsverandering in de tijd is, is er ook geen versnelling (die is ook nul). De kabouter suist met toenemende snelheid richting het zwarte gat, bezien vanuit de achterblijvers, maar voor de kabouter is er geen snelheid en dus ook geen versnelling.

Dat de baksteen zich in dit geval ergens in de ruimte bevindt en richting een zwart gat beweegt is totaal niet relevant. Sterker nog, dat de baksteen richting een zwart gat beweegt daar merkt de kabouter helemaal niets van. Als hem dat vooraf niet verteld was dan zou hij dat zelfs niet weten of merken. Zweven in de ruimte of richting een zwart gat bewegen zijn voor de kabouter ononderscheidbaar (zie de pagina over het equivalentieprincipe). Oftewel, gedurende het hele traject dat de baksteen aflegt is voor de kabouter de versnelling van de baksteen gelijk aan nul. Ook wanneer hij de horizon passeert.




Deze tabel geldt voor een
niet-roterend zwart gat

Voor een
verre stationaire
waarnemer

Voor een
nabije stationaire
waarnemer

Voor een
meebewegende
waarnemer
De invaltijd van een baksteen
die in een zwart gat valt
Toon
uitwerking
Toon
uitwerking
De snelheid van een baksteen
die in een zwart gat valt
Toon
uitwerking
Toon
uitwerking
Toon
uitwerking
De versnelling van een baksteen
die in een zwart gat valt
Toon
uitwerking
Toon
uitwerking
Toon
uitwerking

(= deze pagina)