الفلك

هل هناك تفسير أفضل لإشعاع هوكينغ؟

هل هناك تفسير أفضل لإشعاع هوكينغ؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أكتب مقالاً عن إشعاع هوكينغ ، ووجدت أن لدي مشكلة ما. التفسير "المعطى" الذي أجده على ويكيبيديا وأماكن أخرى غير مرضٍ:

"يمكن اكتساب البصيرة المادية للعملية من خلال تخيل أن إشعاع الجسيمات والجسيمات المضادة ينبعث من ما وراء أفق الحدث مباشرة. لا يأتي هذا الإشعاع مباشرة من الثقب الأسود نفسه ، بل هو نتيجة" تعزيز "الجسيمات الافتراضية بواسطة يتحول جاذبية الثقب الأسود إلى جسيمات حقيقية[10]. نظرًا لأن زوج الجسيم والجسيم المضاد تم إنتاجه بواسطة طاقة الجاذبية للثقب الأسود ، فإن هروب أحد الجسيمات يقلل من كتلة الثقب الأسود[11]. وجهة نظر بديلة للعملية هي أن تقلبات الفراغ تتسبب في ظهور زوج من الجسيمات والجسيمات المضادة بالقرب من أفق الحدث للثقب الأسود. يسقط أحد الزوجين في الثقب الأسود بينما يهرب الآخر. من أجل الحفاظ على الطاقة الكلية ، يجب أن يكون للجسيم الذي سقط في الثقب الأسود طاقة سلبية ... "

يعتمد على الجسيمات الافتراضية وجسيمات الطاقة السلبية. ومع ذلك ، فإن تقلبات الفراغ ليست هي نفسها الجسيمات الافتراضية ، والتي توجد فقط في رياضيات النموذج ، ونحن نعرف جسيمات الطاقة السالبة. لذلك أنا أبحث عن تفسير أفضل. تقول مقالة ويكيبيديا أيضًا هذا:

"في نموذج آخر ، تكون العملية عبارة عن تأثير نفقي كمي ، حيث تتشكل أزواج الجسيمات والجسيمات من الفراغ ، وسيحفر أحدها نفقًا خارج أفق الحدث[10]."

ومع ذلك ، فإن هذا يشير إلى أن إنتاج الزوج يحدث داخل أفق الحدث ، والذي يبدو أنه يتجاهل تمدد وقت الجاذبية اللانهائي ، وأن أحدهما أ) يظهر خارج أفق الحدث و ب) يهرب مثل إشعاع هوكينغ عندما يتضمن إنتاج الزوج عادة إنشاء إلكترون وبوزيترون. مرة أخرى إنه غير مرض. وبالتالي:

هل هناك تفسير أفضل لإشعاع هوكينغ؟


اقترح آندي جولد اشتقاقًا كلاسيكيًا لإشعاع هوكينج في ورقة غامضة إلى حد ما من عام 1987. الحجة الأساسية هي أن الثقب الأسود يجب أن يكون له إنتروبيا محدودة غير صفرية (وإلا يمكنك انتهاك القانون الثاني للديناميكا الحرارية مع وجود ثقب أسود). علاوة على ذلك ، يجب أن تعتمد إنتروبيا الثقب الأسود على مساحته فقط (وإلا يمكنك تغيير مساحة الثقب الأسود عبر عملية بنروز وتقليل إنتروبياها وإنشاء آلة حركة دائمة). إذا كان الثقب الأسود يحتوي على إنتروبيا وكتلة ، فإن له درجة حرارة. إذا كانت تحتوي على درجة حرارة ، فيجب أن تشع حراريًا (وإلا فقد تنتهك القانون الثاني للديناميكا الحرارية).

بالطبع ، إذا نظرت إلى درجة حرارة إشعاع هوكينغ ، ستجد ثابت بلانك هناك ، لذا يجب أن تعرف شيئًا عن ميكانيكا الكم ، أليس كذلك؟ لكن اتضح أن الديناميكا الحرارية بشكل عام هي التي تعرف ميكانيكا الكم ، وليس النسبية العامة ، فثابت بلانك ضروري فقط للحفاظ على الإنتروبيا محدودة (وبالتالي درجات الحرارة غير صفرية). هذا صحيح بالنسبة للثقوب السوداء والأجسام السوداء على حد سواء.


يوجد تفسير جيد على صفحة الويب هذه. الممر الرئيسي هو هذا:

في الزمكان المنحني لا توجد هذه "أفضل" أنظمة التنسيق ، تلك التي تعمل بالقصور الذاتي. لذا حتى الخيارات المعقولة المختلفة للإحداثيات يمكن أن تعطي خلافات حول الجسيمات مقابل الجسيمات المضادة ، أو ما هو الفراغ. لا تعني هذه الخلافات أن "كل شيء نسبي" ، لأن هناك صيغًا جيدة لكيفية الترجمة بين الأوصاف في أنظمة تنسيق مختلفة. هذه هي تحولات بوغوليوبوف.

على وجه الخصوص ، يذهب إلى القول

من ناحية ، يمكننا تقسيم حلول معادلات ماكسويل إلى تردد موجب بأكثر الطرق وضوحًا بحيث يقوم بها شخص بعيد عن الثقب الأسود وبعيدًا في المستقبل ...

ومن ناحية أخرى ، يمكننا تقسيم حلول معادلات ماكسويل إلى تردد موجب بأكثر الطرق وضوحًا أن شخصًا بعيدًا في الماضي ، قبل أن يحدث الانهيار في ثقب أسود قد يفعل ذلك.

وبالتالي فإن ما اعتقده المراقب في الماضي البعيد هو مساحة فارغة حقًا بدون جسيمات (غير افتراضية) أو جسيمات مضادة ، قد يراه المراقب في المستقبل البعيد على أنه مساحة به جسيمات جيدة تمامًا (وجسيمات مضادة) بداخله. هذه الجسيمات هي إشعاع هوكينغ.


إشعاع هوكينغ لوحظ؟

إشعاع هوكينغ أبرد بكثير من إشعاع CMB. بالنسبة إلى عدد قليل من الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية ، تكون درجة حرارة إشعاع هوكينغ حول [itex] 10 ^ <-8> [/ itex] K. إذا كان من المقرر ملاحظة تأثير هوكينج على الإطلاق ، فمن المتوقع أن التجارب المعملية التي تتضمن أنظمة المادة المكثفة هي السبيل للذهاب. على سبيل المثال ، راجع: http://www.technologyreview.com/view/420940/first-observation-of-hawking-radiation/. وفقًا لـ ويكيبيديا ، على الرغم من ذلك ، ما إذا كان هذا يشكل & quot ؛ تأكيدًا حقيقيًا & quot (أيًا كان ذلك) يظل موضع شك.

أما لماذا نفكر في ذلك ، فهو توقع مذهل للجاذبية شبه الكلاسيكية. بالطبع ، لا ينبغي أن نبني عليها مزيدًا من العلم حتى يتم ملاحظتها. هل تشعر أن هذا يحدث؟ شكوكي الشخصية هي أن الكثير من الخطاب المتناقض والمسعور مؤخرًا فيما يتعلق بجدران الحماية للثقب الأسود ومفارقة المعلومات قد نشأ لأننا في الأساس نستخدم نظرية مقسمة وشبه كلاسيكية وغير مكتملة في النهاية.


حول إشعاع الصقور

إذن ، يا رفاق ، تواجهون مشكلة في التوصل إلى إجماع حول ما يحدث لأن فيزياء الكم والنسبية لا تفسر آليات تمدد الوقت مقرونًا بخلق جسيمات ذات طاقة نقطة الصفر بشكل مرض.

يضحك؟ لقد وصفت نفق الجسيمات بنفس الطريقة التي أصف بها (لنفسي) احتمالات الخلق الكمي. إذا لم يكن السؤال واضحًا ، كنت أسأل كيف يختلف تفسيري عما قيل ، مع الأخذ في الاعتبار أن الأشخاص مثل haelfix كانوا يقولون إن تشبيه الجسيم الثنائي النفقي كان خاطئًا.

الحجة التي رأيتها (مع الأخذ في الاعتبار أنني نشرت أجزاء من المحادثات بأكملها فقط) كانت دائرية ، كنت فقط أطلب توضيحًا لما تعتبره الفرق بين صياغة تفسيري وتفسيرك. (دعنا نتجاهل أننا نتحدث عن إشعاع الصقور لأنني خرجت عن الموضوع وبدأت أتحدث عن ملكية الثقوب السوداء للجسيمات وإدارتها)

يعترض على محاولتك لطرح سؤال جيد تمامًا ، FrameD.

ما زلت لا أفهم سؤالك. إذا كان & quot ما قيل & quot عبارة عن ذلك لم يكن إنها مسألة نفق كمي من الداخل إلى الخارج ، وقد قالت & quot التفسير & quot أنه كان كذلك ، يبدو من الواضح جدًا كيف يختلف تفسيرك & quot ؛ مما قيل & quot!

ومرة أخرى ، أين رأيت الناس ويواجهون صعوبة في التوصل إلى إجماع حول ما يحدث & quot؟

يضحك؟ لقد وصفت نفق الجسيمات بنفس الطريقة التي أصف بها (لنفسي) احتمالات الخلق الكمي. إذا لم يكن السؤال واضحًا ، كنت أسأل كيف يختلف تفسيري عما قيل ، مع الأخذ في الاعتبار أن الأشخاص مثل haelfix كانوا يقولون إن تشبيه الجسيمات الثنائية النفقية كان خاطئًا.

الحجة التي رأيتها (مع الأخذ في الاعتبار أنني نشرت أجزاء من المحادثات بأكملها فقط) كانت دائرية ، كنت فقط أطلب توضيحًا لما تعتبره الفرق بين صياغة تفسيري وتفسيرك. (دعنا نتجاهل أننا نتحدث عن إشعاع الصقور لأنني خرجت عن الموضوع وبدأت أتحدث عن ملكية الثقوب السوداء للجسيمات وإدارتها)

يعترض على محاولتك لطرح سؤال جيد تمامًا ، FrameD.

لا تهتم. سأبحث بنفسي كيف يمكن أن تتفق هاتان العبارتان مع بعضهما البعض ، ولكن أيضًا تتعارض مع صياغتي الخاصة.

أتفق مع هذا الشعور ، لكنني أعتقد أنه يُنسب عادةً إلى أينشتاين ، وليس إلى فاينمان. لقد سمعت إصدارات مختلفة ، بما في ذلك & quotbarmaid & quot أو & quotintelligent البالغ من العمر ثماني سنوات & quot كشخص من المفترض أن تكون قادرًا على شرحه له.

قرأت صفحة بايز ولم أجدها واضحة أو مقنعة. يقول إنه يجب أن نتحدث عن تحولات بوغوليوبوف بدلاً من أزواج الجسيمات المضادة للجسيمات ، ويقول إنها قد تكون متكافئة ، إنه ليس خبيرًا ، لكنه لا يرى أي سبب للاعتقاد بأنها متكافئة. ثم يشير إلى والد كمصدر لمعلومات أكثر تفصيلاً. إذا قرأت العلاج في والد ، فإن والد ينص صراحة على أن الخدع الفنية مع تحويلات بوجوليوبوف * يمكن * تفسيرها على أنها أزواج جسيمات - جسيمات مضادة.

كانت تجربتي السابقة مع تحولات بوغوليوبوف في الفيزياء النووية غير النسبية ، حيث نستخدم تقريب الجسيمات شبه الجسيمية لوصف إثارة ثقب الجسيمات في وجود تفاعل متبقي يسبب الاقتران بين المدارات المعكوسة زمنياً. على الرغم من أنني لست على دراية بالنسخة النسبية ، إلا أنها تبدو متشابهة نوعياً. بدلاً من المدارات الممتلئة والفارغة ، لديك بحر ديراك من حالات الطاقة السلبية المملوءة وطيف فارغ من حالات الطاقة الإيجابية. يجب تفسير إثارة ثقب الجسيم كزوج جسيم-جسيم مضاد.

بالنظر إلى أن بايز يعترف بأنه غير مؤكد ، ويبدو أن إشاراته تتعارض مع ما يقوله ، فإنني أميل إلى استبعاد تصريحاته القائلة بوجود أي خطأ في تفسير الجسيمات المضادة للجسيمات.

أحد الأشياء المثيرة للاهتمام حول تقريب Bogoliubov هو أن eigenstates ليست حالات لرقم جسيم محدد. في الفيزياء النووية ، هذا يعني أنه يمكنك محاولة وصف بعض النظائر مثل 168Er ، لكن دالة الموجة التي تحسبها هي متوسط ​​على نظائر مختلفة قريبة مثل 167Er ، وما إلى ذلك. هذا كله في سياق غير نسبي ، حيث من الواضح أنه من الخطأ امتلاك رقم جسيم متغير ، ولا يسعك إلا أن تأمل في أن يصل متوسط ​​الأخطاء الناتجة إلى الصفر. أفترض أن الدوال الموجية لبوغوليوبوف لها هذه الخاصية أيضًا في الحالة النسبية ، لكنني لا أعرف ما هو التفسير.

bcrowell - الاقتباس هو على ما يبدو:
& quot؛ إذا كنت لا تستطيع أن تشرحها لطفل عمره ست سنوات ، فأنت لا تفهمها بنفسك.

لقد وجدت الاقتباس المنسوب إلى فاينمان هنا:
http://quotes.ethanbloch.com/post/133216421/if-you-cant-explain-it-to-a-six-year-old-you [مكسور]

ووجدتها أيضًا منسوبة إلى أينشتاين في عدد من المواقع ، لذلك ربما كان أينشتاين هو من قالها أولاً. أعتقد أنني ربما كنت قد تذكرت قراءتها في & nbsp ؛ بالتأكيد لا بد أنك تمزح ، السيد Feynman & quot ، واعتقدت أنه تعليقه الخاص.

ومع ذلك ، كان فينمان دائمًا في المقدمة مع تعليقات حول ما تفهمه الفيزياء وما لا تفهمه. QED مليء بملاحظات مثل:
& مثل كما ترى ، طلاب الفيزياء لدي لا يفهمونها أيضًا. هذا لأنني لا أفهم ذلك. لا أحد يفعل. & quot و:
كلما رأيت كيف تتصرف الطبيعة بشكل غريب ، كلما كان من الصعب صنع نموذج يشرح كيف تعمل أبسط الظواهر بالفعل. لذا فقد تخلت الفيزياء النظرية عن ذلك. & quot

وهذا هو السبب في أنني أستمر في نشر تعليقات مثل & quotnobody يعرف ما هو الحقل & quot و & quot؛ يعرف أحد كيف يعمل الحقل. & quot وهو الأمر الذي يزعج دائمًا شخصًا يستجيب & مثل بالطبع نحن نعرف ما هو الحقل - الحقل هو المجال. بلاه بلاه & مثل التي لا تشرح بالضبط أي شيء عن طبيعة المجال أو كيف يعمل.

أعتقد أنه من المهم للغاية بالنسبة للفيزيائيين أن يكونوا صريحين ليس فقط مع الأشخاص العاديين ، ولكن أيضًا مع أنفسهم ، حتى لا نفهم حقًا حتى أبسط الظواهر ، مثل كيفية عمل المغناطيس ، أو ما يحدث عندما يتفاعل جسيمان ، إلخ.

لا أعتقد أن معظم الفيزيائيين يعتقدون أن لديهم نوع البصيرة التي تعتقد أنهم يمتلكونها. عندما يُسألون عن التفسيرات ، فإنهم يقدمون أفضل ما لديهم على افتراض أنك ، أنا ، نعلم أنهم ليسوا كلي المعرفة.

راجع للشغل ، يختلف دماغ الطفل البالغ من العمر 6 سنوات وظيفيًا وبنيويًا عن دماغ شخص بالغ ، أو مراهق ، أو شخص يبلغ من العمر 40 عامًا. هل هذا حقًا اقتباس ذكي وجدير بالاهتمام لمجرد مصدره المحتمل؟


إشعاع هوكينغ

هذا وصف شائع للغاية لما يجري (كما ذكر هوكينج نفسه ، كان مجرد أقرب تشبيه شعبي يمكن أن يفكر فيه). يجب ألا تستخدمه كثيرًا لمحاولة فهم الأشياء.

هذا ليس صحيحًا حتى في القياس. في القياس ، سيكون لأحدهما (جسيم أو جسيم مضاد) طاقة سالبة ويتم امتصاصه. هذا ما يقلل من كتلة BH.

لدي أيضًا مشكلة مشابهة جدًا مع هذه النظرية.

إذا لم تكن فرصة سقوط الجسيم ذي الطاقة السالبة في الثقب الأسود 50/50 ، فما الذي يحكم ذلك؟

حسنًا ، الافتراض الخاطئ هو حقيقة وقوعه في الثقب الأسود؟ أو حقيقة أنني أعتبرها كنسبة مئوية؟

أعلم أنه يمكنني إلقاء نظرة على الرياضيات ، لكن لهذا السبب جئت إلى هذا المنتدى للتحدث إلى أشخاص يعرفون الرياضيات بالفعل. ولكن إذا لزم الأمر يمكنني إلقاء نظرة.

من الورقة الأصلية حول ما يسمى الآن بإشعاع هوكينغ:

مع انخفاض كتلة الثقب الأسود ، ستنخفض مساحة أفق الحدث
يجب أن تنخفض ، وبالتالي تنتهك القانون الذي ، تقليديًا ، لا يمكن أن تنقص المنطقة
[7 ، 12]. من المفترض أن يكون هذا الانتهاك ناتجًا عن تدفق للطاقة السلبية
عبر أفق الحدث الذي يوازن تدفق الطاقة الموجب المنبعث إليه
ما لا نهاية. قد يتصور المرء هذا التدفق السلبي للطاقة بالطريقة التالية. فقط
خارج أفق الحدث ، سيكون هناك أزواج افتراضية من الجسيمات ، أحدها سالب
الطاقة وواحد مع الطاقة الإيجابية. الجسيم السالب في المنطقة التي
ممنوع تقليديًا ولكن يمكنه المرور عبر أفق الحدث إلى المنطقة
داخل الثقب الأسود حيث يمثل متجه القتل الذي يمثل ترجمات الوقت
يشبه الفضاء. في هذه المنطقة يمكن للجسيم أن يتواجد كجسيم حقيقي مع توقيت زمني
متجه الزخم على الرغم من طاقته بالنسبة إلى اللانهاية كما تم قياسها بواسطة
وقت الترجمة قتل المتجه سلبي. الجسيم الآخر للزوج ، له
طاقة موجبة ، يمكنها الهروب إلى اللانهاية حيث تشكل جزءًا من الحرارة
الانبعاث الموصوف أعلاه. احتمالية حفر الجسيمات ذات الطاقة السالبة
من خلال الأفق تحكمها الجاذبية السطحية K منذ هذه الكمية
يقيس التدرج اللوني لحجم متجه القتل أو ، بعبارة أخرى ،
مدى السرعة التي يصبح بها ناقل القتل شبيهًا بالفضاء. بدلا من التفكير السلبي
جسيمات الطاقة تمر عبر الأفق بالمعنى الإيجابي للوقت الأول
يمكن اعتبارها جزيئات طاقة إيجابية تعبر الأفق في الماضي الموجه
خطوط العالم ومن ثم يتم تشتيتها إلى خطوط عالمية موجهة نحو المستقبل من قبل
مجال الجاذبية. يجب التأكيد على أن هذه الصور للآلية
تكون مسئولة عن الانبعاث الحراري وتناقص المساحة استكشافية فقط
ولا ينبغي أن تؤخذ على محمل الجد.


إشعاع هوكينج: الثقب الأسود القاتل

كلما قرأنا عن الأجرام السماوية ، فإن الموضوع الأكثر إثارة لنا هو الثقوب السوداء. يتشكل الثقب الأسود عندما يستنفد النجم وقوده النووي وتكتسح الجاذبية القلب & # 8211 يبدأ النجم في الانهيار تحت كتلته. تسحق قوة الجاذبية الذرات في اللب وينهار النجم إلى نقطة بلا أبعاد ، تُعرف باسم التفرد. تتمتع الثقوب السوداء بقوة جاذبية قوية للغاية ، بحيث لا يمكن للضوء أن يفلت منها. أفق الحدث & # 8211 الحد الأسود للثقب الأسود- هو نقطة اللاعودة. هذا الكيان الرائع والوحشي لديه القدرة على التهام عوالم متعددة.

إشعاع هوكينج

اعتقد الفيزيائيون لفترة طويلة أن الثقوب السوداء كانت أبدية. لكن ستيفن هوكينغ كان لديه شيء آخر في ذهنه. اقترح نظرية ، تُعرف باسم إشعاع هوكينغ ، والتي أظهرت لنا أن الثقوب السوداء لها أيضًا نهاية.

على المقياس الكمومي ، تؤدي عملية تعرف باسم التذبذب الكمومي إلى تكوين زوج من الجسيمات ، أحدهما مادة مضادة والآخر جسيم مادة ، يتفاعلان ويفنيان بعضهما البعض على الفور. الكون في عملية مستمرة لصنع هذه الجسيمات الافتراضية. في الفضاء الفارغ ، إنها مجرد عملية عادية ، ولكن حول الثقب الأسود ، تلعب دورًا مختلفًا تمامًا. عندما تظهر هذه الجسيمات الافتراضية إلى الوجود في أفق الحدث بالضبط أو بالقرب من أفق الحدث ، تلعب جاذبية الثقب الأسود دورًا. يمتص أحد الجسيمات والآخر يهرب إلى الفضاء ، والجسيم الذي يهرب يصبح & # 8220 جسيمًا حقيقيًا & # 8221 ، لذلك ، بالنسبة لمراقب خارج الثقب الأسود ، يبدو كما لو أن الثقب الأسود يشع الكتلة والطاقة. نظرًا لأن الثقب الأسود يفقد طاقته الآن ، فإنه يبدأ في التلاشي & # 8220 & # 8221.

تصدر الثقوب السوداء الصغيرة إشعاعًا بسرعة أكبر من الثقوب السوداء الضخمة ، لذا فإنها ستتبخر بشكل أسرع. لا تزال هذه العملية بطيئة للغاية وتظهر الحسابات أن أكبر الثقوب السوداء سيستغرق أكثر من سنوات googol - a & # 82201 & # 8221 متبوعًا بـ 100 صفر - حتى يتبخر.

المعادلات:

يتم الحصول على الوقت الذي يستغرقه الثقب الأسود حتى يتبخر من خلال إشعاع الصقور من خلال المعادلة التالية.

V هو حجم الثقب الأسود ،

G هو ثابت الجاذبية العالمي ،

ℏ هو ثابت بلانك المخفض & # 8217s ، و

ثقب أسود كتلته كتلة شمسية واحدة (1 م = 2 × 10 ^ 30 كجم) ، سيستغرق 2.1 × 10 ^ 67 عامًا!

دعم النظريات والمزيد من الألغاز:

هناك العديد من النظريات التي تدعم إشعاع هوكينغ (تحويل بوغوليوبوف ، الجيوديسية الفارغة) ، ولكن من ناحية أخرى ، هناك العديد من الفرضيات التي تعارضه أيضًا. لا يمكننا العثور على إجابة لهذه الألغاز ما لم نتقن معرفتنا في نظرية الكم للجاذبية.

بالإضافة إلى موتهم ، فإن الثقوب السوداء مليئة بالغموض أيضًا. على سبيل المثال ، ليس لدينا أي دليل يمكن أن يخبرنا بما يكمن داخل الثقب الأسود ، وما زلنا في حيرة من احتمال وجود ثقوب بيضاء في نفس الوقت مع الثقوب السوداء وغيرها الكثير. أعتقد أنه سيكون لدينا إجابات على هذه الأسئلة إما عندما يكون لدينا نظرية كمية للجاذبية أو عندما يتطوع شخص ما للغوص في ثقب أسود.


كيف حول ستيفن هوكينج فهمنا للثقوب السوداء

ما زلنا لا نعرف الكثير عن الثقوب السوداء ، لكن هذه الكواكب العملاقة التي تلتهم الضوء ستكون أكثر غموضًا إذا لم يكن ستيفن هوكينغ قد وصل إلى أعماقها الحبرية.

بالنسبة للمبتدئين ، ساعد عالم الكونيات الشهير ، الذي توفي أمس (14 مارس) عن عمر يناهز 76 عامًا ، في تقديم دعم رياضي أقوى لمفهوم الثقوب السوداء ، والذي تنبأت بوجوده نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين في عام 1915.

قال توم بانكس ، أستاذ الفيزياء وعلم الفلك في جامعة روتجرز: "لقد أثبت هوكينغ في الواقع بعض النظريات الرياضية الصارمة حول معادلات أينشتاين للجاذبية التي أظهرت أنه ، في ظل ظروف عامة تمامًا ، كانت هناك أماكن تعطلت فيها المعادلات وما يسمى بالتفردات". - نيو برونزويك في نيو جيرسي. "وعلى وجه الخصوص ، فإن المنطقة داخل الثقب الأسود هي مثل هذه التفرد." [ستيفن هوكينغ: رمز فيزيائي في الذاكرة بالصور]

لكن كان تحقيق هوكينج في طبيعة الثقوب السوداء هو الذي سيثبت أنه ثوري. في البداية ، اقترح عمله أن الثقب الأسود لا يمكن أن يصغر أبدًا و [مدش] على وجه التحديد ، وأن مساحة سطح أفق الحدث الكروي ، وهي النقطة التي لا يمكن لأي شيء أن يهرب منها ، لا يمكن أن تنخفض أبدًا.

وبالمثل ، ينص القانون الثاني للديناميكا الحرارية على أن "الانتروبيا" أو الاضطراب في نظام مغلق لا يمكن أن ينخفض ​​أبدًا. وفي أوائل السبعينيات ، ربط الفيزيائي جاكوب بيكنشتاين المفاهيم صراحةً ، مقترحًا أن إنتروبيا الثقب الأسود مرتبطة بمنطقة أفق الحدث.

قال بانكس إن هوكينغ كان في الأصل متشككًا في هذه الفكرة. بعد كل شيء ، لا يبدو أن الانتروبيا والثقوب السوداء يسيران معًا: كان من المفترض أن لا تشع الثقوب السوداء أي طاقة من أي نوع و [مدش] ومن هنا جاء الاسم و [مدش] ولا يمكن أن يكون لديك إنتروبيا بدون إشعاع.

ولكن بعد ذلك قام هوكينغ بحل الأرقام بطريقة لم يفعلها أحد من قبل.

قال بانكس لـ ProfoundSpace.org: "لقد أظهر بعد ذلك أنه إذا أضفت ميكانيكا الكم إلى اللعبة ، فيمكنك إظهار أن الثقوب السوداء لم تكن سوداء حقًا". "لقد أطلقوا بالفعل إشعاعات."

يأتي هذا الإشعاع من "الجسيمات الافتراضية" ، التي تظهر باستمرار وتخرج من الوجود في عالم الكم الغريب. يفعلون ذلك في أزواج المادة والمادة المضادة ، أحدهما يحتوي على طاقة موجبة والآخر طاقة سلبية.

عادة ، هذه الأزواج تبيد بعضها البعض على الفور. ولكن إذا حدث هذا الزوج عند حدود أفق حدث الثقب الأسود ، فمن الممكن نظريًا أن يلتهم أحد الجسيمات بينما ينطلق الآخر في الفضاء. إذا تم تناول الجسيم ذي الطاقة السالبة ، فإن كتلة الثقب الأسود سوف تتقلص بمقدار ضئيل ، وسيصدر الجسم جزءًا صغيرًا من الإشعاع.

توصل هوكينج إلى هذه الفكرة في عام 1974 ، ولهذا السبب يُعرف ضوء الثقب الأسود المفترض بإشعاع هوكينج ، أو إشعاع هوكينج-بيكينشتاين. لم يرصد أحد مثل هذه الانبعاثات حتى الآن ، لكن معظم الفيزيائيين يعتقدون أن الانبعاثات موجودة. لذلك ، يفترضون أن جميع الثقوب السوداء ستتقلص إلى العدم في نهاية المطاف ، بعد أن لم يتبق لها أي شيء لتغطيتها. (سيحدث هذا على فترات زمنية طويلة لا يمكن تصورها تقريبًا للثقوب السوداء الكبيرة ، تشير بعض الحسابات إلى أن آخر الوحوش فائقة الكتلة في قلب المجرات لن تموت لمدة 10 ^ 100 عام أخرى أو نحو ذلك).

على الرغم من كونه عبقريًا بلا شك ، إلا أن هوكينغ لم يكن دائمًا على حق ، وكان أحد أخطائه البارزة يتعلق بالثقوب السوداء. افترض عالم الكونيات الشهير أن المعلومات التي تحملها كل بيانات الجسيمات و [مدش] التي تميز دورانها وكتلتها ، على سبيل المثال و [مدش] التي يحلقها ثقب أسود ستضيع عندما يتبخر الثقب الأسود. [أفكار ستيفن هوكينغ بعيدة المنال حول الثقوب السوداء]

قال بانكس إن معظم الفيزيائيين الآخرين اختلفوا ، ولسبب وجيه.

وقال "إنه يؤدي إلى معادلات تتعارض بشكل كبير مع الحقائق التجريبية المعروفة". "هناك أنواع معينة من الثقوب السوداء المثالية التي يمكنك بناؤها في نماذج نظرية الأوتار ، وهناك ، من الواضح تمامًا أنه لا يوجد فقدان للمعلومات."

بدلاً من ذلك ، يجب أن تتسرب هذه المعلومات مرة أخرى إلى الكون عبر إشعاع هوكينغ قبل أن يتبدد الثقب الأسود ، كما يعتقد معظم الفيزيائيين. قال بانكس إن هوكينغ جاء في النهاية إلى هذا المنصب.

قال بانكس إن عمل هوكينج في الثقوب السوداء حفز علماء الفيزياء أيضًا على إعادة التفكير في فهمهم للكون على مستوى أكثر عمومية. في السابق ، افترض الفيزيائيون أن الانتروبيا تتناسب مع حجم النظام ، لذا فإن ارتباط منطقة الانتروبيا الذي أنشأه هوكينج وبيكينشتاين جاء كمفاجأة كبيرة.

قال بانكس: "بطريقة ما ، أدت ملاحظة هوكينغ إلى ثورة محتملة في الطريقة التي نمثل بها الطبيعة ، الفترة". "جزء من ذلك لم يتحقق بعد. ليس لدينا في الواقع مثل هذه النظرية التي يتفق الجميع على صحتها ، لكنها نوعًا من التحدي الكبير الذي صنعه عمل هوكينج."

ألهم هوكينج التفكير العميق والتفكير في أكثر من مجرد زملائه الفيزيائيين وعلماء الكونيات بالطبع. لعقود من الزمان ، اندهش الناس العاديون في جميع أنحاء العالم من الطريقة التي حارب بها هوكينغ من خلال مرضه العصبوني الحركي الموهن لإيجاد اكتشافات رائعة وتقديم أبحاث مثيرة للجماهير في كتبه الأكثر مبيعًا.

قال بانكس ، الذي كان يعرف هوكينغ شخصيًا: "كان من اللافت للنظر مدى مرونته ومدى إصراره". "كان هذا أحد أكثر الأجزاء إثارة للرهبة في التواجد حوله."


إشعاع هوكينج

إشعاع هوكينغ ظاهرة مرتبطة بالثقوب السوداء. الثقوب السوداء هي أكثر الأشياء تطرفًا في الطبيعة. لوصف الثقوب السوداء ، تخيل الوقوف على سطح الأرض والقفز لأعلى. لذا تقفز لأعلى ثم تسقط مرة أخرى لأن الجاذبية تشدك إلى الأرض. تخيل أنك تقفز بقوة أكبر ، وبالتالي فإن السرعة التي تقفز بها أعلى. ما سيحدث هو أنك ستقفز أكثر ، سترتفع & # 8217 أعلى ، لكن مرة أخرى ستعود إلى الأرض. الآن هناك سرعة معينة تسمى سرعة الهروب وإذا قفزت بهذه السرعة ستتمكن من الهروب من جاذبية الأرض والذهاب إلى الفضاء الخارجي. هذا ما تفعله الصواريخ ، على سبيل المثال. بهذه السرعة ، وأعلى من تلك السرعة ، ستتمكن من الهروب من الجسم ، في هذا المثال ، الأرض ، والذهاب إلى الفضاء الخارجي.

لكن هناك جسم معين يسمى الثقب الأسود ، مثل سرعة الهروب ، السرعة ، السرعة التي يجب أن تقفز بها أو تطلق صاروخك للهروب من هذا الجسم ، هي في الواقع أعلى من سرعة الضوء. هذا يسمى الثقب الأسود. هذا هو السبب في أن الناس يقولون إنه حتى الضوء لا يمكن أن يخرج من الثقب الأسود. كما قلت من قبل ، فإن الثقوب السوداء هي أشياء غريبة للغاية ويصعب تخيلها ، لهذا السبب تحديدًا. لإعطائك فكرة عن مدى خطورة هذه الأجسام ، تخيل ما إذا كانت الأرض عبارة عن ثقب أسود. كيف ستبدو؟

لكي تكون الأرض عبارة عن ثقب أسود ، عليك أن تأخذ كل شيء على الأرض ، الأرض بأكملها ، ثم تسحقها في كرة يبلغ قطرها حوالي سنتيمتر ونصف. لذلك إذا وضعت كل الأرض في هذه الكرة الصغيرة ، فسيكون ذلك ثقبًا أسود.

إنه جسم كثيف لدرجة أن الجاذبية أصبحت قوية. أو بعبارة أخرى ، إذا كنت تريد الحفاظ على حجم الأرض ثابتًا ، فلكي تكون الأرض ثقبًا أسود يجب أن تكون كتلتها ألفي ضعف كتلة الشمس. والسبب في ذلك هو أن الجاذبية قوية جدًا مرة أخرى.

كل ما قلته حتى الآن كلاسيكي ، لكننا نعلم أيضًا أن هناك جسيمات النظام الكمومي بمقاييس الطول المجهري للغاية التي وصفتها فيزياء الكم. السبب الذي يجعل فيزياء الكم يجب أن تلعب دورًا هنا هو أن الثقوب السوداء ، كما قلت ، متطرفة ، وهي تكمن في النظام حيث تكون فيزياء الجاذبية والكمية ملحوظة & # 8211 لا يمكننا إهمالها أيضًا. هناك جاذبية قوية ، لكن المسافات صغيرة جدًا لدرجة أننا نتوقع أن تلعب فيزياء الكم دورًا ما أيضًا. وهنا يأتي دور إشعاع هوكينغ. ربما يكون إشعاع هوكينغ أشهر مثال على التفاعل بين فيزياء الجاذبية والكم. وهذا أحد أسباب الإشارة إلى الثقوب السوداء أحيانًا على أنها مختبرات للجاذبية الكمية.

إلى جانب الانفجار العظيم ، الذي أدى إلى نشوء الكون ، فإن الثقوب السوداء هي الأشياء الوحيدة التي نمتلكها في الطبيعة حيث يمكننا اختبار أفكارنا حول الجاذبية الكمية.

إذن ما هو إشعاع هوكينغ؟ حسنًا ، تخيل أن لديك ثقبًا أسود ، وإشعاع هوكينغ هو ببساطة البيان الذي قلته من قبل: لا شيء تقليديًا يخرج من الثقب الأسود ، ولكن بمجرد أن تضع فيزياء الكم في الصورة ، في الواقع ، تشع الثقوب السوداء. يطلقون الطاقة وهذا هو إشعاع هوكينغ. قبل أن أقول: & # 8220 الثقب الأسود ، لا شيء يمكن أن يخرج من الثقب الأسود & # 8221 ، الآن أقول إن شيئًا ما يمكن أن يخرج من الثقب الأسود. أين تفسير إشعاع هوكينغ هذا؟ التفسير هو أنه في فيزياء الكم لديك طريقة لوصف ماهية طاقة الجسيم ، وقبل أن ينهار النجم لديك طريقة واحدة لتحديد الطاقة. بعد أن ينهار النجم أو يشكل ثقبًا أسودًا ، يكون مساحتك قد تغيرت. لم تعد نفس المساحة. لقد تحول النجم إلى ثقب أسود ، وهذا يعني أنه في الصورة الأخيرة عندما يكون لديك ثقب أسود ، فإن ما تعنيه بالطاقة يختلف عما كنت تقصده بطاقة الجسيم قبل تشكل الثقب الأسود. وهذه العلاقة حول ما كنت تعنيه بالطاقة قبل الانهيار وما قصدته بالطاقة بعد الانهيار هي بالضبط ما يؤدي إلى ظهور إشعاع هوكينغ. لذا يمكنك التفكير في هذا على أنه جسيم يقع في مركز الأرجوحة ، وفي فيزياء الكم سوف يتقلب هذا الجسيم ، ويمكنك التفكير في تشكيل الثقب الأسود حيث يتم تغيير الأرجوحة فجأة إلى شكل مختلف. ستتغير اهتزازات هذا الجسيم الصغير لأنك تغير الفضاء المحيط. هذا هو في الأساس تفسير إشعاع هوكينغ ومن أين يأتي.

هذا يطرح سؤالا نظريا. ذهبت الأشياء إلى الثقب الأسود. يشع الثقب الأسود ، والشيء الوحيد الذي نعرفه عن هذا الإشعاع هو درجة الحرارة ، وهي مجرد رقم واحد. وليس لدينا الآن أي شيء آخر ، ثم يختفي الثقب الأسود. لكن هذا يمثل مشكلة ، والسبب في أن هذا يثير مشكلة هو أن الأشياء تدخل الثقب الأسود ، وتدخل المعلومات ، ولكن كل ما نخرجه هو رقم واحد وكتلة الثقب الأسود.

لذلك نحن نعرف إجمالي الطاقة لما تم إدخاله بالإضافة إلى رقم واحد وهو درجة الحرارة. وهذا لا يمكن أن يحدث في فيزياء الكم. في فيزياء الكم يجب أن نكون قادرين على استعادة المعلومات التي دخلت. وهذا ما يسمى التوحيد. واللغز المرتبط بهذا النقص في المعلومات يسمى مفارقة المعلومات.

يتمثل مجال البحث الحالي في شرح ما يحدث للمعلومات بدقة ، وهناك العديد من المقترحات مؤخرًا. أحدها أن تفاعل الجسيمات مهم ، وهذا يغير الصورة. يتم تعديل السيناريو البسيط الذي قدمته من خلال التفاعلات. اقتراح آخر هو أن هناك شحنات أخرى إلى جانب الكتلة ، وهناك أوصاف أخرى للثقب الأسود تلعب دورًا. وهذا هو البحث الحالي بخصوص إشعاع هوكينغ.


فيما يلي شرح بسيط لإسهام ستيفن هوكينج الأعظم في العلوم

اشتهر عالم الفيزياء الرياضية وعالم الكونيات ستيفن هوكينغ بعمله في استكشاف العلاقة بين الثقوب السوداء وفيزياء الكم.

الثقب الأسود هو بقايا نجم فائق الكتلة يحتضر وقد سقطت هذه البقايا في حجم صغير لدرجة أن الجاذبية قوية جدًا حتى لا يستطيع الضوء الهروب منها.

الثقوب السوداء تلوح في الأفق بشكل كبير في الخيال الشعبي - أطفال المدارس يفكرون في سبب عدم انهيار الكون كله في واحد. لكن العمل النظري الدقيق لهوكينج ملأ بعض الثغرات في معرفة الفيزيائيين عن الثقوب السوداء.

لماذا توجد الثقوب السوداء؟

الإجابة المختصرة هي: لأن الجاذبية موجودة ، وسرعة الضوء ليست لانهائية.

تخيل أنك تقف على سطح الأرض وتطلق رصاصة في الهواء بزاوية. الرصاصة القياسية ستعود للأسفل ، في مكان ما بعيدًا.

لنفترض أن لديك بندقية قوية جدًا. بعد ذلك ، قد تكون قادرًا على إطلاق الرصاصة بمثل هذه السرعة التي بدلاً من النزول بعيدًا ، ستفتقد الأرض بدلاً من ذلك. تتساقط باستمرار ، وتفتقد السطح باستمرار ، ستكون الرصاصة في الواقع في مدار حول الأرض.

إذا كانت بندقيتك أقوى ، فقد تكون الرصاصة سريعة جدًا لدرجة أنها تترك جاذبية الأرض تمامًا. هذا ما يحدث أساسًا عندما نرسل صواريخ إلى المريخ ، على سبيل المثال.

تخيل الآن أن الجاذبية أقوى بكثير. لا يمكن لأي بندقية تسريع الرصاص بما يكفي لتغادر هذا الكوكب ، لذا قررت بدلاً من ذلك إطلاق الضوء.

في حين أن الفوتونات (جزيئات الضوء) ليس لها كتلة ، إلا أنها لا تزال تتأثر بالجاذبية ، وتثني مسارها تمامًا كما ينحني مسار الرصاصة بفعل الجاذبية. حتى أثقل الكواكب لن يكون لديها جاذبية قوية بما يكفي لثني مسار الفوتون بما يكفي لمنعه من الهروب.

لكن الثقوب السوداء ليست مثل الكواكب أو النجوم ، فهي بقايا نجوم ، محشورة في أصغر الكرات ، على سبيل المثال ، نصف قطرها بضعة كيلومترات.

تخيل أنك تستطيع الوقوف على سطح ثقب أسود مسلحًا بمسدس الأشعة. You shoot upwards at an angle and notice that the light ray instead curves, comes down and misses the surface! Now the ray is in an "orbit" around the black hole, at a distance roughly what cosmologists call the Schwarzschild radius, the "point of no return."

Thus, as not even light can escape from where you stand, the object you inhabit (if you could) would look completely black to someone looking at it from far away: a black hole.

But Hawking discovered that black holes aren't completely black?

My previous description of black holes used the language of classical physics – basically, Newton's theory applied to light. But the laws of physics are actually more complicated because the universe is more complicated.

In classical physics, the word "vacuum" means the total and complete absence of any form of matter or radiation.

But in quantum physics, the vacuum is much more interesting, in particular when it is near a black hole. Rather than being empty, the vacuum is teeming with particle-antiparticle pairs that are created fleetingly by the vacuum's energy, but must annihilate each other shortly thereafter and return their energy to the vacuum.

You will find all kinds of particle-antiparticle pairs produced, but the heavier ones occur much more rarely. It's easiest to produce photon pairs because they have no mass. The photons must always be produced in pairs so they're moving away from each other and don't violate the law of momentum conservation.

(SubstituteR/Wikimedia/CC BY-SA)

Now imagine that a pair is created just at that distance from the center of the black hole where the "last light ray" is circulating: the Schwarzschild radius. This distance could be far from the surface or close, depending on how much mass the black hole has.

And imagine that the photon pair is created so that one of the two is pointing inward – toward you, at the center of the black hole, holding your ray gun. The other photon is pointing outward.

(By the way, you'd likely be crushed by gravity if you tried this maneuver, but let's assume you're superhuman.)

Now there's a problem: The one photon that moved inside the black hole cannot come back out, because it's already moving at the speed of light.

The photon pair cannot annihilate each other again and pay back their energy to the vacuum that surrounds the black hole. But somebody must pay the piper and this will have to be the black hole itself.

After it has welcomed the photon into its land of no return, the black hole must return some of its mass back to the universe: the exact same amount of mass as the energy the pair of photons "borrowed," according to Einstein's famous equality E=mc².

This is essentially what Hawking showed mathematically. The photon that is leaving the black hole horizon will make it look as if the black hole had a faint glow: the Hawking radiation named after him.

At the same time he reasoned that if this happens a lot, for a long time, the black hole might lose so much mass that it could disappear altogether (or more precisely, become visible again).

Do black holes make information disappear forever?

Short answer: No, that would be against the law.

Many physicists began worrying about this question shortly after Hawking's discovery of the glow. The concern is this: The fundamental laws of physics guarantee that every process that happens "forward in time," can also happen "backwards in time."

This seems counter to our intuition, where a melon that splattered on the floor would never magically reassemble itself.

But what happens to big objects like melons is really dictated by the laws of statistics. For the melon to reassemble itself, many gazillions of atomic particles would have to do the same thing backwards, and the likelihood of that is essentially zero. But for a single particle this is no problem at all.

So for atomic things, everything you observe forwards could just as likely occur backwards.

Now imagine that you shoot one of two photons into the black hole. They only differ by a marker that we can measure, but that does not affect the energy of the photon (this is called a "polarization").

Let's call these "left photons" or "right photons." After the left or right photon crosses the horizon, the black hole changes (it now has more energy), but it changes in the same way whether the left or right photon was absorbed.

Two different histories now have become one future, and such a future cannot be reversed: How would the laws of physics know which of the two pasts to choose? Left or right? That is the violation of time-reversal invariance. The law requires that every past must have exactly one future, and every future exactly one past.

A pair of photons that annihilate each other is labeled A. In a second pair of photons, labeled B, one enters the black hole while the other heads outward, setting up an energy debt that is paid by the black hole. (Christoph Adami/CC BY-ND)

Some physicists thought that maybe the Hawking radiation carries an imprint of left/right so as to give an outside observer a hint at what the past was, but no. The Hawking radiation comes from that flickering vacuum surrounding the black hole, and has nothing to do with what you throw in.

All seems lost, but not so fast.

In 1917, Albert Einstein showed that matter (even the vacuum next to matter) actually does react to incoming stuff, in a very peculiar way. The vacuum next to that matter is "tickled" to produce a particle-antiparticle pair that looks like an exact copy of what just came in.

In a very real sense, the incoming particle stimulates the matter to create a pair of copies of itself – actually a copy and an anti-copy. Remember, random pairs of particle and antiparticle are created in the vacuum all the time, but the tickled-pairs are not random at all: They look just like the tickler.

This copy process is known as the "stimulated emission" effect and is at the origin of all lasers. The Hawking glow of black holes, on the other hand, is just what Einstein called the "spontaneous emission" effect, taking place near a black hole.

Now imagine that the tickling creates this copy, so that the left photon tickles a left photon pair, and a right photon gives a right photon pair.

Since one partner of the tickled pairs must stay outside the black hole (again from momentum conservation), that particle creates the "memory" that is needed so that information is preserved: One past has only one future, time can be reversed, and the laws of physics are safe.

In a cosmic accident, Hawking died on Einstein's birthday, whose theory of light – it just so happens – saves Hawking's theory of black holes.

Christoph Adami, Professor of Physics and Astronomy & Professor of Microbiology and Molecular Genetics, Michigan State University.

This article was originally published by The Conversation. اقرأ المقال الأصلي.


2 إجابات 2

The black hole initially lost the gravitational energy that was needed to create the pair. The pair-creation model is a bad description of Hawking radiation, which for macroscopic black holes is really photons. The second particle that gets created above the event horizon doesn't have nearly enough energy to escape. It does, however, produce photons above the event horizon, some of which can escape after being red-shifted very strongly. What we would see is therefor black body radiation escaping, but as long as black holes are much colder than the universe not even that can happen. See http://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation for the details.

According to p. 303-304 of the book Gravity from the Ground up by physicist Bernard Schutz, viewable on google books here, it's because in terms of the pair-production explanation for Hawking radiation, one member of the pair actually has negative energy and thus causes the black hole to lose mass (negative mass/energy falling into a black hole can also cause it to lose mass and decrease in radius in classical general relativity, see the second paragraph of my answer here). From those pages:

Quantum theory allows uncertainties and fluctuations that are not allowed in non-quantum physics. Temporary fluctuations can produce photons of negative energy. In order to preserve the total energy, negative-energy photons form in pairs with positive-energy partners. These pairs almost immediately re-combine and disappear, since the quantum theory has to get rid of the negative-energy photons quickly in order to produce macroscopic physics of positive energy. But negative energy does exist for short times, in these quantum fluctuations.

.

How can black holes emit radiation? It should be no surprise that the answer lies in quantum uncertainty. All over spacetime the quantum electromagnetic field is undergoing the little negative-energy fluctuations that we considered above. Normally they are harmless and invisible, because the negative-energy photons disappear as quickly as they form. But near the horizon of a black hole, it is possible for such a photon to form outside the hole and cross into it.

Once inside, it is actually viable: as we remarked earlier, it is possible to find trajectories for photons inside the horizon that have negative total energy. So such a photon can just stay inside, and that leaves its positive-energy partner outside on its own. It has no choice but to continue moving outwards. It becomes one of the photons of the Hawking radiation.

In this answer John Rennie gives some more explanation of the mathematical derivation of Hawking radiation that this verbal description is meant to serve as shorthand for I'm sure you need a good technical understanding of the mathematics of quantum field theory to really understand it though, verbal descriptions can only give you a flavor.


الإجابات والردود

Information Preservation and Weather Forecasting for Black Holes

S. W. Hawking
(Submitted on 22 Jan 2014)
It has been suggested [1] that the resolution of the information paradox for evaporating black holes is that the holes are surrounded by firewalls, bolts of outgoing radiation that would destroy any infalling observer. Such firewalls would break the CPT invariance of quantum gravity and seem to be ruled out on other grounds. A different resolution of the paradox is proposed, namely that gravitational collapse produces apparent horizons but no event horizons behind which information is lost. This proposal is supported by ADS-CFT and is the only resolution of the paradox compatible with CPT. The collapse to form a black hole will in general be chaotic and the dual CFT on the boundary of ADS will be turbulent. Thus, like weather forecasting on Earth, information will effectively be lost, although there would be no loss of unitarity.

Would be interesting to see how Susskind reacts to this.

E: "Black holes do not exist"
Methinks either Hawking is laymanizing or he really wants to get back his Penthouse collection from Thorne.

Here is a review of other considerations against taking event horizons as a very fundamental concept. Visser also notes that Hawking already proposed the non-existence of event horizons in 2004 at GR 17.

http://arxiv.org/abs/0901.4365
Black holes in general relativity
Matt Visser (Victoria University of Wellington)
(Submitted on 28 Jan 2009 (v1), last revised 5 Feb 2009 (this version, v3))

"A common statement that one often encounters in the literature is this:

“Horizons are not detectable with local physics”.

The above statement is, of course, false. Note however, that it is almost true. Two closely related,
but true, statements are:

“Event horizons are sometimes not detectable with local physics”

“Apparent/ dynamical/ trapping horizons are not detectable with ultra-local physics”."


Also, one prominent proposal against an event horizon is the fuzzball proposal, which has been around long before Hawking's latest paper.

http://arxiv.org/abs/hep-th/0502050
The fuzzball proposal for black holes: an elementary review
Samir D. Mathur

Is this not exactly what Susskind has already proposed? Is Hawking merely agreeing (at last) with Susskind or is he proposing something notably different to Susskind?

It seems that Hawking is being given credit for Susskind's work in the press simply by admitting Susskind was right.

Also, one prominent proposal against an event horizon is the fuzzball proposal, which has been around long before Hawking's latest paper.

http://arxiv.org/abs/hep-th/0502050
The fuzzball proposal for black holes: an elementary review
Samir D. Mathur

If there is matter being temporarily held behind the apparent horizon, would not this matter be packed even denser than neutrons? Perhaps the matter, once behind the apparent horizon, has been reduced to quarks due to temperature and pressure.

Also, if the event horizon becomes smaller than the apparent horizon, would not the black hole "radiate" light?

I'm not sure "held" is the right term. I believe the picture that Hawking is presenting is essentially that black holes are regions of space-time with extreme turbulence. This turbulence both makes it take a very long time for matter to re-emerge, and also effectively randomized said matter.

Incidental intelligence:
Nobel physicist Frank Wilczek's comment on the Hawking paper was
"I think the kind thing to do is to pass this over in silence."

Hawking's paper was mentioned briefly at the start of a 24-minute panel discussion of broader topics by three physicists on the 31 January edition of PRI's "Science Friday" program
http://www.sciencefriday.com/segment/01/31/2014/could-there-be-a-crisis-in-physics.html

Lawrence Krauss
Foundation Professor
Director, The ASU Origins Project
جامعة ولاية أريزونا

Frank Wilczek
Nobel Laureate in Physics, 2004
Herman Feshbach Professor of Physics
معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

Brian Schmidt
Nobel Laureate in Physics, 2011
أستاذ
Australian National University (Canberra)

Wilczek's comment comes around minute 4:00

The culmination was the celebrated Hawking-Penrose theorem (Hawking and Penrose, 1970), which since then is the singularity theorem par excellence. ومع ذلك،
all of the singularity theorems share a well-defined skeleton, the very same pattern. This is, succintly, as follows (Senovilla, 1998a)

Theorem 1 (Pattern Singularity Theorem) If a space-time of sufficient differentiability satisfies

1. a condition on the curvature
2. a causality condition
3. and an appropriate initial and/or boundary condition

then there are null or time-like inextensible incomplete geodesics.

As explained on p. 8, #1 is satisfied as long as the matter field doesn't violate certain energy conditions like the strong energy condition, and p. 5 of this presentation by Matt Visser mentions that the Penrose singularity theorem which is relevant to black holes (as opposed to the Big Bang, which Hawking's dealt with) requires the weak energy condition. Also note that p. 6 of Visser's presentation mentions that the averaged null energy condition (ANEC) is used in the "generalized Penrose singularity theorem" by Roman (which seems to be this paper, which says "we show that Penrose’s singularity theorem will still hold if the weak energy condition is replaced by a weaker (nonlocal) energy condition and if the null generic condition holds"), and that "ANEC is the weakest averaged energy condition in common use." So although quantum fields like those involved in Hawking radiation can violate various energy conditions, it sounds like the conclusion of an inevitable singularity would still apply provided Hawking radiation didn't violate ANEC--I'm not sure if current theory says anything definite about this one way or the other.

#2 is discussed on p. 8 of the paper, they call it the "most reasonable and well-founded condition" and it sounds as though it just means the spacetime doesn't contain closed timelike curves, which wouldn't be expected in any real-world model of conditions where matter was collapsing into a black hole.

On #3, the "boundary condition", the paper says on p. 10 that the most commonly used one is the existence of a "trapped surface", which is different from an event horizon. One such trapped surface would be the apparent horizon, which is defined as the outermost trapped surface around a black hole, and can differ from the event horizon--and Hawking says in the abstract that his proposal involves the claim that "gravitational collapse produces apparent horizons but no event horizons behind which information is lost". So there is no assumption of an event horizon here, only an apparent horizon, which Hawking still assumes would exist.

If I'm understand the above summary of the Penrose-Hawking singularity theorems correctly, it shouldn't be possible in general relativity or semiclassical gravity to have such a trapped surface and to avoid a singularity, at least not unless the spacetime contains closed timelike curves or violates ANEC. It might be that current knowledge doesn't rule out the idea that Hawking radiation violates ANEC and that this means semiclassical gravity alone can give a model where there are no singularities and no true event horizons, but I doubt Hawking was trying to argue for such a purely semiclassical explanation, since he doesn't even mention energy conditions in his paper.


شاهد الفيديو: هل سيظهر الامام المهدي في هذه الدنيا . السيد كمال الحيدري (أغسطس 2022).