Верна ли эта аналогия с излучением Хокинга?

Как указывалось в комментариях, проблема в том, что ваше описание виртуальных частиц, появляющихся в вакуумных флуктуациях, неверно. Взгляните на мой ответ о черных дырах и частицах с положительной / отрицательной энергией, чтобы узнать больше об этом.

Не существует объяснения того, что на самом деле происходит, которое было бы доступно любителям квантовой теории поля (хотя я попытался сделать это в ответе, который я дал выше). Кажется, никто точно не знает, откуда взялась аналогия с парами виртуальных частиц, потому что она не соответствует современным описаниям квантового вакуума. В любом случае виртуальные частицы — это скорее вычислительное устройство, чем что-либо реальное. Лучшая статья, которую я видел по этому поводу, — это статья в блоге Мэтта Штрасслера .

Верна ли эта аналогия с излучением Хокинга?

Нет. Я знаю, что вы читали подобное в Интернете, в научно-популярных статьях и даже в учебниках. Но это совсем не правильно. Извини. Я пройду его шаг за шагом:

В эргосфере черной дыры постоянно появляются виртуальные пары частиц и античастиц.

Нет, это не так. Виртуальные частицы виртуальны . Это не короткоживущие настоящие частицы. См. Существуют ли виртуальные частицы на самом деле физически? и обратите внимание на это в ответе физика частиц на пенсии Анны В :

«виртуальные частицы существуют только в математике модели» .

Также см. статью Мэтта Страсслера . (А, я вижу, что Джон Ренни тоже упомянул об этом). Дело в том, что электроны и протоны не испускают фотоны друг в друга. Виртуальные фотоны — это не недолговечные настоящие фотоны, появляющиеся и исчезающие. Вместо этого они являются «квантами поля». Это все равно, что разделить электромагнитное поле на абстрактные части и сказать, что каждая из них является виртуальным фотоном. Затем, когда электрон и протон притягиваются друг к другу, они обмениваются полем, так что у образовавшегося атома водорода почти не остается электромагнитного поля. Отсюда вы можете увидеть лежащую в основе правильность идеи обмена. Но электроны не вспыхивают, атомы водорода не мерцают, а магниты не светятся.

из-за колебаний вакуума.

Флуктуации вакуума — это не то же самое, что виртуальные частицы. Вместо этого они являются пространственным эквивалентом крошечной ряби, которую вы видите на поверхности моря. Они настоящие, но очень слабые. См. Эффект Казимира в Википедии:

_{Изображение CCASA от Emok, см. Википедию.}

Как правило, пара затем аннигилировала, прежде чем это могло иметь какие-либо последствия.

Флуктуации вакуума не приводят к образованию пар . А электроны и позитроны не возникают просто так, как по волшебству, а затем услужливо аннигилируют , не оставляя двух фотонов с энергией 511 кэВ.

Однако, поскольку одна из этих двух частиц будет ближе к дыре, чем другая, она будет испытывать большую гравитационную силу, чем другая. Таким образом, существует вероятность того, что одна частица упадет в черную дыру, а другая улетит в бесконечность.

Если бы эта сказка была правдой, более вероятно, что обе частицы упали бы в дыру, которая в результате стала бы более массивной. По сути, это будет питаться энергией вакуума.

Частица, которая упадет внутрь, будет иметь отрицательную энергию, а затем и отрицательную массу, в результате чего частица с положительной энергией останется за пределами дыры.

Известны ли вам частицы с отрицательной энергией? Или отрицательная масса? Если да, скажите, я напишу об этом, а потом буду ждать звонка из Стокгольма. Нет таких частиц.

Это не черная дыра, которая испускает частицу напрямую, а из внешней системы отсчета, похоже, это так. Поскольку приливные силы больше для черных дыр меньшего размера, скорость излучения Хокинга увеличивается по мере уменьшения размера дыры. В изолированной системе это привело бы к экспоненциальному распаду. Однако черные дыры тоже постоянно накапливают массу. Таким образом, любая черная дыра с достаточной массой будет накапливать массу быстрее, чем терять ее из-за излучения Хокинга. Однако это не относится к меньшим отверстиям, которые будут медленно «испаряться».

Так говорят люди. Но подумайте о гравитационном замедлении времени. Он становится бесконечным на горизонте событий. Почему в данном объяснении излучения Хокинга нет упоминания об этом?

Поскольку все это выходит за рамки моей школьной программы и намного превышает мой нынешний уровень преподавания физики, я надеялся, что кто-нибудь сможет либо подтвердить правильность моей аналогии, либо дать конструктивную критику и совет. Спасибо!

Боюсь, это сказка. Излучение Хокинга остается гипотетическим даже спустя 43 года. Но он существует так давно, что люди в него верят. Люди принимают это как научный факт, даже несмотря на то, что для него нет научных доказательств, даже если это не согласуется с общей теорией относительности, и даже несмотря на то, что данное объяснение является просто « детской ложью» . См . эту небольшую статью в мире физики, чтобы узнать, что некоторые физики думают о Хокинге. ИМХО, вам следует сосредоточиться на гравитации и черных дырах и не отвлекаться на излучение Хокинга.