Я пишу статью об излучении Хокинга и обнаружил, что у меня есть проблема. «Данное» объяснение, которое я нахожу в Википедии и других источниках, неудовлетворительно:
«Физическое понимание процесса можно получить, представив себе, что излучение частицы-античастицы испускается сразу за горизонтом событий. Это излучение не исходит непосредственно от самой черной дыры, а скорее является результатом «ускорения» виртуальных частиц. гравитация черной дыры превращается в реальные частицы [10] .Поскольку пара частица-античастица была создана гравитационной энергией черной дыры, уход одной из частиц уменьшает массу черной дыры [11]. Альтернативный взгляд на этот процесс состоит в том, что флуктуации вакуума вызывают появление пары частица-античастица вблизи горизонта событий черной дыры. Один из пары падает в черную дыру, а другой убегает. Чтобы сохранить полную энергию, частица, упавшая в черную дыру, должна была иметь отрицательную энергию..."
Он основан на виртуальных частицах и частицах с отрицательной энергией. Однако флуктуации вакуума — это не то же самое, что виртуальные частицы, которые существуют только в математике модели , и мы знаем об известных частицах с отрицательной энергией. Поэтому я ищу лучшее объяснение. В статье Википедии также говорится об этом:
«В другой модели процесс представляет собой эффект квантового туннелирования, при котором пары частица-античастица будут формироваться из вакуума, а одна будет туннелировать за горизонт событий [10] ».
Однако это предполагает, что рождение пар происходит внутри горизонта событий, что, по-видимому, игнорирует бесконечное гравитационное замедление времени, и что одно из них а) появляется за пределами горизонта событий и б) уходит как излучение Хокинга, тогда как рождение пар обычно связано с созданием электрон и позитрон. Опять неудовлетворительно. Так:
Есть ли лучшее объяснение излучения Хокинга?
Энди Гулд предложил классический вывод излучения Хокинга в малоизвестной статье 1987 года . Важным аргументом является то, что черная дыра должна иметь конечную, ненулевую энтропию (иначе вы могли бы нарушить второй закон термодинамики с черной дырой). Более того, энтропия черной дыры должна зависеть только от ее площади (иначе можно было бы изменить площадь черной дыры с помощью процесса Пенроуза, понизить ее энтропию и сделать вечный двигатель). Если у черной дыры есть энтропия и масса, то у нее есть и температура. Если у него есть температура, то он должен излучать тепло (иначе можно снова нарушить второй закон термодинамики).
Конечно, если вы посмотрите на температуру излучения Хокинга, там есть постоянная Планка, так что она должна что-то знать о квантовой механике, верно? Но оказывается, что на самом деле о квантовой механике знает термодинамика в целом, а не общая теория относительности — постоянная Планка нужна только для того, чтобы поддерживать конечность энтропии (и, следовательно, температуры, отличные от нуля). Это справедливо как для черных дыр, так и для черных тел.
На этой веб-странице есть довольно хорошее объяснение . Ключевой отрывок таков:
в искривленном пространстве-времени нет этих «лучших» систем координат, инерциальных. Таким образом, даже очень разумный выбор координат может привести к разногласиям по поводу частиц и античастиц или того, что такое вакуум. Эти разногласия не означают, что «все относительно», потому что есть хорошие формулы перевода между описаниями в разных системах координат. Это преобразования Боголюбова.
В частности, он продолжает говорить
с одной стороны, мы можем разделить решения уравнений Максвелла на положительную частоту самым очевидным способом, который сделал бы кто-то далеко от черной дыры и в далеком будущем...
а с другой стороны, мы можем разделить решения уравнений Максвелла на положительную частоту самым очевидным способом, который сделал бы кто-то в далеком прошлом, до того, как произошел коллапс в черную дыру.
Таким образом, то, что наблюдатель в далеком прошлом считал действительно пустым пространством без (невиртуальных) частиц или античастиц, наблюдатель в далеком будущем может видеть как пространство с совершенно хорошими частицами (и античастицами) в нем. Эти частицы и есть излучение Хокинга.
Зибадава Тимми
StephenG - Помощь Украине
Джон Даффилд
Карл Виттофт
зефир
Джон Даффилд
пользовательLTK
Флорин Андрей
Джон Даффилд
Флорин Андрей
Зибадава Тимми
Джонатан Твайт