Действительно ли излучение Хокинга приносит массу во Вселенную?

Насколько я понимаю, пары виртуальных частиц, например, электрон и позитрон, самопроизвольно возникают на небольшой промежуток времени, а затем аннигилируют.

Когда виртуальный электрон и виртуальный позитрон аннигилируют, мы должны увидеть два фотона, испускаемых в противоположных направлениях, верно? Если да, то не должны ли мы обнаруживать фотоны, вылетающие из вакуума, для каждой такой пары?

Кроме того, когда пара виртуальных частиц падает вблизи горизонта событий черной дыры, одна частица может быть захвачена черной дырой, а другая ускользает от нее. Обе частицы имеют массу и энергию. Пойманная таким образом частица приносит черной дыре ее массу. Тогда как черная дыра теряет массу из-за излучения Хокинга? Разве он не должен набирать массу вместо этого?

Я бы отослал вас к вопросу по физике SE , объяснению излучения Хокинга и подобным вопросам.
Кажется, вы упускаете из виду тот факт, что черная дыра излучает фотоны, поэтому (теоретически) отказалась от массы, чтобы генерировать эти фотоны.
Карл, имхо частицы просто появляются возле черной дыры, а не излучаются ею
«Фотоны, появляющиеся из вакуума для каждой такой пары» нарушили бы закон сохранения энергии.
@Peter Хорошо, как две виртуальные частицы «аннигилируют», не испуская фотонов? Может быть, они не «уничтожаются», а исчезают?

Ответы (1)

Черная дыра теряет массу, чтобы генерировать излучение Хокинга. Энергия, переносимая излучением, точно пропорциональна массе, теряемой черной дырой, в соответствии с формулой Эйнштейна E = mc^2.

Никакая новая масса не вносится во Вселенную таким образом.

РЕДАКТИРОВАТЬ:

(Имейте в виду, что приведенное ниже объяснение не является строгим. Как сказал сам Стивен Хокинг, это больше похоже на ментальную модель, достаточно хорошую для визуализации вещей.)

Виртуальные частицы называются виртуальными, потому что они на самом деле не «существуют» в обычном смысле. У них есть масса, и у них есть энергия. В соответствии с принципом неопределенности Гейзенберга частицы с полной энергией E почти «существуют» в течение очень короткого времени, если после этого они возвращаются в небытие, это нормально.

Производство/уничтожение виртуальных частиц может происходить всегда и везде, а не только на краю черной дыры. Это нормально, пока кажется, что каждая частица «существует» лишь короткое время. Закон сохранения энергии не нарушается.

Однако на краю черной дыры происходит нечто иное. У вас появляется пара виртуальных частиц. Вскоре после этого одна из частиц захватывается черной дырой, а другая удаляется от нее. Поскольку захваченная частица виртуальна, на самом деле она не имеет массы и/или энергии. К черной дыре не добавляется новая масса.

Теперь две частицы не могут повторно аннигилировать друг друга. Итак, у вас есть одна одинокая частица, удаляющаяся от черной дыры. Это уже не виртуальная частица, это реальная частица. Но у него есть энергия и, возможно, масса. Откуда берется энергия?

Энергия, необходимая для того, чтобы новая частица стала реальной, исходит от гравитационного поля черной дыры. Черная дыра теряет массу, чтобы обеспечить создание реальных частиц, удаляющихся от нее.

Опять же, не зацикливайтесь на деталях. Это не то, что происходит на самом деле. Это больше похоже на метафору.

Извините, я не понимаю, как это отвечает на мои вопросы
@zuba Я внес изменения с дополнительными деталями.
@ Андрей Я совсем запутался, так как «Виртуальные частицы называются виртуальными, потому что они на самом деле не «существуют» в обычном смысле. У них есть масса и у них есть энергия» не соответствует «Поскольку захваченная частица виртуальна, она на самом деле не имеет массы и/или энергии"
@zuba Это постепенно становится семинаром по квантовой механике :), и я использовал много нестрогих сравнений в своем объяснении. Думаю, если вы продолжите читать о виртуальных частицах, в конце концов все станет ясно.
@zuba Я бы предложил эту страницу Мэтта Штрасслера ( profmattstrassler.com/articles-and-posts/… ) в качестве частичного объяснения того, почему «виртуальные частицы» — лучше понимать как сложные возмущения в квантовом поле — на самом деле не являются как «настоящие частицы», поэтому интуиция о том, как ведут себя настоящие частицы, может ввести вас в заблуждение.
@Peter, спасибо за ссылку. Теперь я вижу, что «Возможно, к сожалению, этот тип возмущения, детали которого могут сильно различаться, по историческим причинам получил название «виртуальная частица», что делает его более загадочным и корпускулярным, чем это необходимо. "
Действительно ли излучение Хокинга приносит массу во Вселенную?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v