Производят ли черные дыры тепловое излучение, как это предполагается теоретически? Содержит ли это излучение информацию об их внутренней структуре, как следует из калибровочно-гравитационного дуализма, или нет, как следует из первоначальных расчетов Хокинга? Если нет, и черные дыры могут испариться, то что происходит с хранящейся в них информацией (поскольку квантовая механика не предусматривает уничтожения информации)? Или излучение в какой-то момент прекращается, оставляя остатки черной дыры? Есть ли другой способ как-то исследовать их внутреннюю структуру, если такая структура вообще существует?
Излучение Хокинга — это излучение черного тела, которое излучают черные дыры. Это хорошо установленный теоретический результат, но он никогда не наблюдался. Для всех известных в настоящее время астрофизических черных дыр она будет совершенно незначительной и никогда не будет наблюдаться. Причина этого в том, что эквивалентная температура черного тела обратно пропорциональна массе e черной дыры. Для всех известных в настоящее время черных дыр температура будет на долю градуса выше абсолютного нуля.
Квантовая механика представляет собой вероятностный подход к физике и имеет дело со всеми видами вероятностей и неопределенностей. Существует одна такая неопределенность времени и энергии, определяемая формулой (Δt) (ΔE) ≥ ℏ/2.
Одно из ее предсказаний, подтвержденное экспериментально, состоит в том, что частица может брать энергию E из «ничего» и при этом не нарушать Закон сохранения массы-энергии, если она «возвращает» энергию за время, определяемое (Δt )≥ ℏ/(2E).
Одним из его многочисленных следствий является то, что повсюду постоянно происходят случайные флуктуации вакуума, т. е. даже если некоторая область пространства не имеет ничего или является чисто вакуумной, она все равно может постоянно генерировать и аннигилировать частицы из-за неопределенности Et.
быстрая перемотка вперед
Когда такая флуктуация вызывает рождение частицы и ее античастицы на краю горизонта событий черной дыры, одна из двух входит в черную дыру, а другая убегает. Теперь, чтобы вернуть энергию системе, частица полагается на столкновение со своей античастицей, вызывая «аннигиляцию» и преобразование массы в энергию. В описанном мной сценарии этого никогда не произойдет, поскольку пара частиц фактически навсегда разделена. Частица, которая входит в горизонт событий, оказывается в ловушке бесконечного потенциального гравитационного колодца, поэтому можно считать, что она имеет отрицательную энергию. Таким образом, антиинтуитивно (подождите, какая часть всего этого даже интуитивна!), частица, оставшаяся скрываться снаружи, поглощает часть энергии черной дыры,
Таким образом, мало-помалу такие события заставляют черную дыру эффективно «испаряться» и уменьшаться.
Очевидный парадокс о том, что происходит с информацией, попадающей в черную дыру, является предметом споров. Никто точно не знает, как можно решить этот информационный парадокс черной дыры, однако Кип Торн и Стивен Хокинг выдвинули определенные предположения, которые включают теорию брандмауэра и рекламу / CFT.
HDE 226868
Джеймс К.
ПрофРоб