호킹 방사선에 대한 더 나은 설명이 있습니까?

Hawking 방사선에 글을 쓰고 있는데 문제가있는 것을 발견했습니다. Wikipedia 및 다른 곳 에서 찾은 "주어진"설명 이 불만족 스럽습니다.

"입자-반입자 방사선이 사건의 지평선 너머에서 방출된다는 것을 상상함으로써 프로세스에 대한 물리적 통찰력을 얻을 수있다.이 방사선은 블랙홀 자체에서 직접 나오는 것이 아니라 오히려 가상 입자가"증폭 "한 결과이다. 블랙홀의 중력에 의한 블랙홀의 중력 ^[10] 입자-입자 쌍이 블랙홀의 중력 에너지에 의해 생성됨에 따라, 입자 중 하나의 탈출은 블랙홀의 질량을 낮춘다 ^[11]. 공정의 다른 관점은 진공 변동으로 인해 입자-반입자 쌍이 블랙홀의 사건 지평에 가깝게 나타나는 것입니다. 쌍 중 하나는 블랙홀에 빠지고 다른 하나는 탈출합니다. 총 에너지를 보존하기 위해 블랙홀에 떨어진 입자는 음의 에너지를 가져야합니다. "

그것은 가상 입자와 부정적인 에너지 입자에 의존합니다. 그러나 진공 변동은 모델의 수학에만 존재 하는 가상 입자와 같지 않으며 우리는 음의 에너지 입자를 알고 있습니다. 더 나은 설명을 찾고 있습니다. Wikpedia 기사에서도 다음과 같이 말합니다.

"다른 모델에서,이 공정은 양자 터널링 효과로, 입자-반입자 쌍이 진공에서 형성되고, 하나는 사건 지평 바깥으로 터널링됩니다 ^[10] ."

그러나 이는 페어 생산이 이벤트 지평 내에서 발생하고 있음을 시사하며, 이는 무한 중력 시간 팽창을 무시하는 것으로 보이며 그 중 하나는 a) 이벤트 지평 바깥에 나타나고 b) 페어 생산이 일반적으로 전자와 양전자. 다시 한 번 불만족 스럽다. 그래서:

호킹 방사선에 대한 더 나은 설명이 있습니까?

— 존 더 필드
소스

입자가 떨어지면 부정적인 에너지가 필요하지 않습니다. 중요한 것은 일부 광자가 무한대로 탈출한다는 것입니다. 즉, 중력장에서 "빌려온"에너지의 일부가 (광자 형태로) 손실됩니다. 따라서 중력장이 약해져서 겉보기 질량 / 에너지가 감소합니다. 그러나 "명백한"은 우리가 먼 관찰자로 보는 것입니다. 사건 지평 내에서 일어나는 일은 ... 무언가의 추측 범위에 있습니다. 즉, 방사선이 어떻게 발생하는지, 심지어 존재하는지에 대해서는 대다수의 의견이 있다고 생각하지 않습니다.

— zibadawa timmy

이 자료의 상당히 난해한 특성을 고려할 때 Physics SE에서 더 많은 것을 찾을 수 있습니다.

— StephenG

스티븐을 주목했다. @zibadawa timmy : 그러나 당신은 중력장에서 에너지를 어떻게 "빌리나요"? 그리고 그렇게한다면, 블랙홀이 전혀 없어 질 때까지 어떻게 에너지가 어떻게 사건 지평에서 유출됩니까?

— 존 더 필드

John, 귀하의 질문에 따르면 잠재적 에너지 또는 필드에 저장된 에너지 (중력, 전기 등)의 개념을 이해하지 못하는 것 같습니다. 나는 그 개념들에 대해 읽는 것으로 시작할 것입니다.

— Carl Witthoft

1.이 모든 구두 설명은 단지 은유입니다. 실제 거래는 호킹 계산을 수행하는 것입니다. 이것이 실제 설명입니다. 2. 또 다른 은유가 있습니다. 블랙홀은 그 자체로 묶인 엄청난 시공간 곡률 일뿐입니다. 시공간 곡률의 이름은 "중력"입니다. 블랙홀은 중력에 지나지 않으며 그 자체로 지속될만큼 강합니다. p / anti-p 쌍은 극도로 강한 필드가 입자를 생성 할 수있는 것과 같은 방식으로 존재합니다. 에너지가 많으면 입자가 튀어 나올 수 있습니다. 예를 들어 전자기 방사선도 그렇게 할 수 있습니다.

— Florin Andrei

답변:

Andy Gould 는 1987 년부터 다소 모호한 종이 로 호킹 방사선의 고전적인 유도를 제안했습니다 . 블랙홀은 0이 아닌 유한 엔트로피를 가져야합니다 (그렇지 않으면 열역학 제 2 법칙을 블랙홀로 위반할 수 있음). 또한 블랙홀의 엔트로피는 해당 영역에만 의존해야합니다 (그렇지 않으면 펜로즈 프로세스를 통해 블랙홀의 영역을 변경하고 엔트로피를 낮추고 영구 운동 기계를 만들 수 있습니다). 블랙홀에 엔트로피와 질량이 있으면 온도가 있습니다. 온도가 있다면 열을 방출해야합니다 (그렇지 않으면 열역학 제 2 법칙을 다시 위반할 수 있음).

물론, 호킹 복사 온도를 보면 플랑크 상수가 있으므로 양자 역학에 대해 알아야합니다. 그러나 일반적으로 상대 역학이 아닌 양자 역학에 대해 알고있는 것이 실제로 열역학 인 것으로 판명되었습니다 .- 플랑크 상수는 엔트로피를 유한하게 유지하기 위해 필요합니다 (따라서 온도가 0이 아님). 이것은 블랙홀과 블랙 바디 모두 마찬가지입니다.

— J. 오브라이언 안토니 니
소스

흥미롭게 읽었지만 5 페이지에 이것을 언급했습니다. “이제 Geroch 처음 제안한 실험을 고려할 수 있습니다 . 하나는 온도 T >> T 에서 전자기 방사선으로 채워진 완벽하게 반사되는 상자를 사건의 지평선에 가까운 슈바르츠 실트 반경 r로 단열 적으로 낮 춥니 다 . 그러면 구멍과 방사선을 교환 할 수 있습니다…” $^{[8]}$ $_{BH}$ 무한 중력 시간 팽창으로 인해 교환이 없습니까? 1971 년 프린스턴 콜로키움 (Queenton colloquium)의 게 로크 (Geroch) gedankenexperiment는 널리 언급되었지만 출판되지 않은 것으로 보인다. 다시 한번 감사합니다.

— 존 더 필드

상자를 이벤트 수평선 아래로 정확하게 내리지 않고 이벤트 수평선과 가깝습니다. 따라서 시간 확장이 있지만 무한하지 않고 방사선을 교환 할 수 있습니다.

— J. 오브라이언 안토니 니

여기에 뭔가 빠졌습니다. gedanken 상자를 이벤트 수평선 근처의 특정 위치로 내린 다음 구멍과 방사선 을 교환 한 다음 상자를 위로 당기면 방사선이 들어오지 않습니다. 블랙홀이 방사선 (또는 적어도 일부)을 삼킨다 고 가정하면 블랙홀 질량이 증가합니다. Geroch의 시나리오에 대한 다른 설명을 찾을 수 있는지 살펴 보겠습니다.

— 존 더 필드

내가 발견 이 , 2 페이지를 볼 수 있지만, 그것은 잘못이다. 상자를 내리고 작업을 수행하면 이벤트 지평에서 상자의 에너지가 절반으로 줄어 듭니다. 그리고 ouch, 나도 이것을 발견했다 : arxiv.org/abs/physics/0501056 .

— 존 더 필드

나는 당신이 연결 한 Arxiv 논문을 믿지 않을 것입니다. – 그것은 12 살 정도되었지만 동료 검토 저널에 출판 된 적이없고 인용이 없습니다. 나에게 멍청 해 보인다. 그리고 첫 번째 (보다 신뢰할 수있는) 참조에서 상자의 시작 에너지의 절반을 어디에서 얻을 수 있는지 잘 모르겠습니다.

— J. 오브라이언 안토니 니

이 웹 페이지 에는 꽤 좋은 설명이 있습니다. 핵심 구절은 다음과 같습니다.

구부러진 시공간에는 이러한 "최상의"좌표계, 관성계가 없습니다. 따라서 매우 합리적인 다른 좌표 선택조차도 입자 대 반입자 또는 진공 상태에 대해 의견이 맞지 않을 수 있습니다. 이러한 의견 불일치가 "모든 것이 상대적"이라는 것을 의미하지는 않습니다. 왜냐하면 서로 다른 좌표계에서 설명을 번역하는 방법에 대한 좋은 공식이 있기 때문입니다. 이들은 Bogoliubov 변환입니다.

특히 그는 계속해서

한편으로 우리는 블랙홀과 멀리 떨어진 누군가가 그렇게 할 수있는 가장 명백한 방식으로 Maxwell 방정식의 해를 양의 빈도로 나눌 수 있습니다 ...

다른 한편으로 우리는 블랙홀로 붕괴되기 전에 과거의 어느 누군가가 그렇게 할 수있는 가장 명백한 방법으로 맥스웰 방정식의 해를 양의 빈도로 나눌 수 있습니다.

따라서 과거의 관찰자가 생각한 것은 (가상이 아닌) 입자 또는 항 입자가없는 진정한 빈 공간이었고, 장래의 관측자는 완벽하게 좋은 입자 (및 항 입자)가있는 공간으로 볼 수 있습니다. 그 입자는 호킹 방사선입니다.

— 스티브 린튼
소스