Решение парадокса сингулярности с позиции квантовой природы черных дыр

Жиглов Валерий

2.5. Испарение Хокинга: Квантовые эффекты на горизонте событий и испускание излучения Хокинга

В 1974 году Стивен Хокинг предсказал, что черные дыры не полностью черные, а испускают слабое излучение, известное как излучение Хокинга. Это открытие было революционным, поскольку оно показало, что черные дыры не вечны, а со временем могут испаряться.

Квантовые эффекты на горизонте событий

Испускание излучения Хокинга

обусловлено квантовыми эффектами на горизонте событий черной дыры. Согласно принципу неопределенности Гейзенберга, невозможно точно знать как положение, так и импульс частицы. Это означает, что на горизонте событий, где гравитационное поле бесконечно сильное, могут возникать виртуальные пары частиц.

Виртуальные пары частиц

Виртуальные пары частиц – это пары частиц и античастиц, которые существуют в течение очень короткого времени, прежде чем аннигилируют друг друга. Обычно эти пары частиц не могут быть обнаружены, потому что они мгновенно исчезают. Однако вблизи горизонта событий гравитационное поле настолько сильно, что может разорвать пару, заставляя одну частицу упасть в черную дыру, а другую – улететь в пространство.

Испускание излучения Хокинга

Убегающая частица несет с собой энергию, которая вычитается из массы черной дыры. Со временем это приводит к постепенному уменьшению массы и испарению черной дыры. Испускаемое излучение называется излучением Хокинга и обладает следующими свойствами:

Тепловое излучение: Излучение Хокинга имеет спектр черного тела, что означает, что оно испускается при всех длинах волн электромагнитного спектра.

Температура: Температура излучения Хокинга обратно пропорциональна массе черной дыры. Чем меньше черная дыра, тем выше ее температура и тем быстрее она испаряется.

Слабое излучение: Испускаемое количество излучения Хокинга очень мало и зависит от массы черной дыры. Для звездных черных дыр излучение настолько слабое, что невозможно его обнаружить с помощью современных технологий.

Испарение черных дыр

В конечном итоге, если черная дыра будет испаряться достаточно долго, она уменьшится до планковской массы, которая составляет около 10^-8 килограммов. На этом этапе квантовые эффекты становятся настолько сильными, что черная дыра испаряется полностью, высвобождая огромное количество энергии в виде излучения Хокинга.

Экспериментальные поиски

Несмотря на теоретические предсказания, излучение Хокинга еще не наблюдалось экспериментально. Однако ученые продолжают искать способы его обнаружения. Один из возможных методов – поиск вспышек гамма-излучения, которые могли бы быть вызваны испарением первобытных черных дыр, образовавшихся в ранней Вселенной.

Заключение

Испарение

Хокинга – это квантовый механизм, который предсказывает, что черные дыры не вечны, а со временем испаряются. Этот процесс обусловлен квантовыми эффектами на горизонте событий, что приводит к образованию виртуальных пар частиц и испусканию излучения Хокинга. Несмотря на то, что излучение Хокинга еще не обнаружено экспериментально, оно остается важным теоретическим предсказанием, которое может пролить свет на фундаментальную природу гравитации и квантовой механики.

III. Квантовая природа черных дыр в двумерном пространстве

3.1. Модель двумерного пространства: Описание двумерного пространства и его свойства

Двумерное пространство – это математическая модель, в которой все точки могут быть описаны двумя координатами. Наиболее распространенным примером двумерного пространства является плоскость, которая может быть описана координатами x и y.

Двумерное пространство имеет ряд уникальных свойств, которые отличают его от трехмерного пространства, в котором мы живем. Во-первых, двумерное пространство является плоским, то есть оно не имеет кривизны. Во-вторых, двумерное пространство не имеет объема, так как его можно рассматривать как бесконечную поверхность.

В двумерном пространстве нет понятия направления "вверх" или "вниз", поскольку все направления эквивалентны. Кроме того, в двумерном пространстве объекты не могут вращаться, так как у них нет оси вращения.

Несмотря на свои ограничения, двумерное пространство является полезным инструментом для изучения различных физических явлений. Например, двумерные модели использовались для изучения поведения жидкостей, гравитации и квантовой механики.

3.2. Квантовая природа черных дыр в двумерном пространстве

Двумерные черные дыры – это теоретические объекты, которые существуют в двумерном пространстве. Они обладают теми же свойствами, что и черные дыры в трехмерном пространстве, такими как горизонт событий и сингулярность. Однако квантовая природа черных дыр в двумерном пространстве отличается от таковой в трехмерном пространстве.

В трехмерном пространстве энтропия черной дыры пропорциональна площади ее горизонта событий. Однако в двумерном пространстве энтропия черной дыры пропорциональна ее длине. Это связано с тем, что в двумерном пространстве горизонт событий – это окружность, а не сфера.

Конец ознакомительного фрагмента.