Рубрика «излучение хокинга»

[Этот пост является переводом статьи от Сабины Хоссенфельдер]

«Краткая история времени» Стивена Хокинга была одна из первых научно-популярных книг, прочитанных мною, и я ее возненавидела. Возненавидела, потому что не понимала. Фрустрация от этой книги стала одной из основных причин, почему я стала физиком — ну, по крайней мере, я знаю, кого винить в этом.

image

Читать полностью »

Спросите Итана: как излучение Хокинга и релятивистские струи убегают от притяжения чёрной дыры? - 1
Концептуальное изображение аккреционного диска и струй сверхмассивной чёрной дыры

Самая важная особенность чёрной дыры – горизонт событий. Это регион пространства, внутри которого гравитационное поле настолько сильно, что ничто, даже свет, не может оттуда вырваться. Как же объяснить предсказанное нами убегание материи и излучения от чёрных дыр? Это хочет выяснить наш читатель:

Везде, где читаешь информацию о чёрных дырах, написано, что «ничто, даже свет, не может оттуда вырваться». А затем встречаешь информацию об излучении Хокинга, «излучение чёрного тела, которое, как предсказано учёными, испускают чёрные дыры». А ещё есть релятивистские струи, которые «чёрные дыры выстреливают со скоростью, близкой к световой». Очевидно, что-то всё же убегает из чёрных дыр, так ведь?

Материя и излучение, находившиеся вблизи чёрных дыр, действительно могут приходить к нам. Но значит ли это, что что-то убегает из чёрной дыры? Давайте разбираться.
Читать полностью »

Спросите Итана: что происходит с сингулярностью при испарении чёрной дыры? - 1
Горизонт событий чёрной дыры — сферический, или сфероидальный участок, из которого ничего, даже свет, убежать не может. Но есть предсказание, что вне горизонта событий чёрная дыра испускает излучение.

Сложно представить, учитывая разнообразие форм, принимаемых материей во Вселенной, что миллионы лет в ней существовали только нейтральные атомы водорода и гелия. Возможно, примерно так же сложно представить, что когда-нибудь, через квадриллионы лет, погаснут все звёзды. Будут существовать только останки ныне такой живой Вселенной, включая и самые впечатляющие её объекты: чёрные дыры. Но и они не вечны. Наш читатель хочет узнать, как именно это произойдёт:

Что случится, когда чёрная дыра потеряет достаточное количество энергии из-за излучения Хокинга, и плотности её энергии уже не будет хватать для того, чтобы поддерживать сингулярность с горизонтом событий? Иначе говоря, что произойдёт, когда чёрная дыра перестанет быть чёрной дырой из-за излучения Хокинга?

Чтобы ответить на этот вопрос, важно понять, что на самом деле представляет собой чёрная дыра.
Читать полностью »

image

Чёрные дыры – одни из самых экстремальных объектов Вселенной: концентрация массы настолько огромной, что та коллапсирует в сингулярность в её центре, в полном согласии с общей теорией относительности. Атомы, ядра и даже фундаментальные частицы сминаются до произвольно малой толщины в нашем трёхмерном пространстве. В то же время всё, что падает в неё, обречено никогда не появляться обратно, а просто дополнять её гравитационное притяжение. Что это означает для тёмной материи? Наш читатель спрашивает:

Как тёмная материя взаимодействует с чёрными дырами? Засасывает ли её в сингулярность, как обычную материю, и дополняет ли это массу чёрной дыры? Если так, что случается с ней после того, как чёрная дыра испаряется посредством излучения Хокинга?

Отличный вопрос, и начать следует с того, что же такое чёрные дыры.
Читать полностью »

image
Чёрная дыра с джетами и аккреционным диском

Дорогой доктор Би,

Почему физики так сильно переживают из-за исчезновения информации в чёрной дыре, ведь существуют и другие необратимые процессы, причём довольно рутинного свойства. Один очевидный пример – увеличение энтропии в изолированной системе, другой – измерения в квантовой механике.

С уважением, Петтери.

Дорогой Петтери,

Это очень хороший вопрос. Путаница тесно связана с информационным парадоксом как аккреционный диск со сверхмассивной чёрной дырой. Несколько недель назад я обнаружила, что даже мой муж на самом деле не понимает этой проблемы, а у него не просто докторская степень по физике, он ещё и выносил мою болтовню по поводу этого вопроса в течение 15 лет!
Читать полностью »

В этой статье даётся быстрое введение в парадокс исчезновения информации в чёрной дыре. Для краткости некоторые детали опущены. Кроме того, следует учесть, что текущее понимание проблемы настолько запутанно, что самую последнюю часть статьи нельзя рассматривать, как надёжную или стабильную.

image
Рис. 1

Две конфликтующих теории

Считается, что математика квантовой теории, иногда называемой «квантовой механикой», управляет всеми физическими процессами в природе. Её можно использовать не для предсказания конкретных событий, а только для получения вероятности того, что что-либо произойдёт. Но вероятности имеют смысл только, если вы сложите все вероятности всех различных возможных исходов и получите сумму равной единице. Квантовая теория, в которой это не так, смысла не имеет. Одно из следствий этого – в квантовой теории информация никогда по-настоящему не теряется и не копируется; в принципе всегда можно определить, с чего начинала система (её начальное состояние), обладая полной информацией о том, чем она закончила (конечное состояние). На рис. 1 изображено столкновение двух частиц и разбегание с места столкновения нескольких частиц, несущих, в зашифрованном виде, информацию о природе и свойствах двух изначальных частиц.
Читать полностью »

Возможно, величайшим открытием Стивена Хокинга, и причиной, по которой он так известен среди физиков, было то, что чёрные дыры не живут вечно.

image

Они излучают свою энергию на чрезвычайно долгих временных промежутках через процесс, открытый в 1974 году и известный, как излучение Хокинга. На этой неделе один из читателей задал следующий вопрос:

С момента открытия излучения Хокинга в научных публикациях оно описывается, как постепенное испарение чёрных дыр из-за спонтанного возникновения запутанных частиц рядом с горизонтом событий. Говорят, что одну частицу засасывает в ЧД, а другая улетает и становится излучением Хокинга. Из-за этого излучения ЧД постепенно теряют массу, и в результате полностью исчезают. Вопрос в том, если одна частица падает в ЧД, а вторая улетает, почему ЧД становится меньше? Не должна ли она наоборот, набирать массу?
Читать полностью »

Лабораторные чёрные дыры помогают учёным изучать квантовые свойства Вселенной - 1

Чёрные дыры – это песочница для физиков. В них можно наблюдать и проверять самые ненормальные и фундаментальные концепции физики. Но пока не существует способа изучать чёрные дыры напрямую; эти объекты не испускают излучения, такого, как видимый свет или рентген, которое бы могли уловить телескопы. К счастью, физики придумали, как можно сымитировать условия, существующие в чёрных дырах, в лаборатории – и, создавая аналоги ЧД, они начинают раскручивать самые удивительные загадки физики.

Джефф Стейнхауэр, исследователь с физической кафедры Израильского технологического института (Техниона) недавно привлёк к себе внимание, объявив об успешном использовании аналога чёрной дыры для подтверждения теории Стивена Хокинга от 1974 года об испускании ЧД электромагнитного излучения, известного, как излучение Хокинга. Хокинг предсказал, что это излучение будет идти благодаря спонтанному созданию пар частица-античастица на горизонте событий, в точке на краю ЧД, за которую ничего, даже свет, не может убежать. Согласно теории, одна из частиц попадает в ЧД, а другая убегает в космос [на самом деле всё немного сложнее, и объяснено по ссылке выше – прим. перев.]. Эксперимент Стейнхауэра впервые продемонстрировал поддерживающие вычисления Хокинга спонтанные флюктуации.
Читать полностью »

Раньше упасть в чёрную дыру было просто: вы бы ничего не заметили. Но может ли на вашем пути появиться стена?

Согласно Эйнштейну, вы бы не заметили момент пересечения горизонта событий чёрной дыры. Но теперь исследователи доказывают, что на вашем пути может появиться огненная стена (или кирпичная). Сошли ли они все разом с ума?

Чёрные дыры и академические стены - 1

Tl;dr: Ага.

Иногда очень сложно понять, зачем кто-то будет терять время на решение настолько академической задачи, как потеря информации в чёрной дыре. И это говорю я, проведшая основательную часть последнего десятилетия в размышлениях о чёрных дырах. Разве физикам нечем больше заняться в мире, страдающем от войн и болезней, или хотя бы грамматических ошибок? Что двигает этими исследователями, кроме надежды попасть в заголовки благодаря решению 40-летней головоломки?
Читать полностью »

image

Американские физики из Калифорнийского технологического института нашли теоретический способ извлечь информацию о частице, попавшей в чёрную дыру. Эта теория в перспективе может помочь решить проблему исчезновения информации в чёрной дыре, которую часто называют «теорема об отсутствии волос».

Теорема говорит о том, что все невращающиеся и незаряженные чёрные дыры одинаковой массы неотличимы друг от друга. Например, чёрная дыра, получившаяся из гравитационного коллапса вещества, и чёрная дыра той же массы, получившаяся из гравитационного коллапса антивещества, с точки зрения внешнего наблюдателя ничем не различаются. Таким образом, в процессе гравитационного коллапса для внешнего наблюдателя нарушаются законы сохранения квантовых чисел.

Стивен Хокинг в 1974 году предсказал существования излучения чёрной дыры, названного впоследствии его именем. Если пара частица-античастица рождается вблизи горизонта чёрной дыры, одна из них может избежать падения в дыру и устремиться в окружающее пространство. С точки зрения внешнего наблюдателя этот процесс будет выглядеть, как излучение чёрной дыры.
Читать полностью »


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js