Găurile negre, ca și alte obiecte spațiale, sunt muritoare. Gaura neagră de-a lungul întregii sale existențe nu numai că atrage ea însăși materie, ci, de asemenea, radiază treptat materia. Acest proces a fost numit Evaporarea unei găuri negre sau se numește radiația Hawking în onoarea cercetătorului care a descoperit acest proces.
Evaporarea unei găuri negre este un proces cuantic. Ideea este că conceptul de gaură neagră ca obiect care nu emite nimic, dar poate doar să absoarbă materia, este valabil până când efectele cuantice sunt luate în considerare. În mecanica cuantică, datorită tunelării, este posibil să se depășească barierele potențiale care sunt insurmontabile pentru un sistem non-cuantic. Afirmația că starea finală a unei găuri negre este staționară este adevărată numai în cadrul teoriei obișnuite, non-quantum a gravitației. Efectele cuantice duc la faptul că, în realitate, o gaură neagră trebuie să emită în mod continuu, pierzându-și energia.
În cazul unei găuri negre, situația este după cum urmează. În teoria câmpului cuantic, vidul fizic este umplut cu fluctuații în mod constant și disparând din diferite domenii (putem spune și "particule virtuale"). În domeniul forțelor externe, dinamica acestor fluctuații variază și dacă forțele sunt suficient de mari, o pereche de particule-antiparticule poate fi produsă direct din vid. Astfel de procese apar în apropierea orizontului evenimentelor din gaura neagră. Este posibil ca una dintre particule (indiferent de ce) să cadă în gaura neagră, iar cealaltă zboară și este disponibilă pentru observare. Din legea conservării energiei rezultă că o astfel de "particulă" căzută din orizontul evenimentelor o particulă dintr-o pereche virtuală născută trebuie să aibă energie negativă, deoarece o particulă "zburatoare", disponibilă unui observator îndepărtat, are o energie pozitivă.
De asemenea, acest proces poate fi reprezentat foarte brut ca un "împrumut" de energie printr-un vid în câmpul extern pentru producerea unei perechi de particule + antiparticule. În absența unei găuri negre, anihilarea "întoarce" energia pe câmp. În cazul descris, în prezența unei găuri negre, anihilarea nu are loc, una dintre particule zboară către observator, îndepărtând o parte din energia "ocupată", reducând astfel energia și, prin urmare, masa găurii negre.
Important este nu numai faptul prezis de radiație, ci și faptul că această radiație are un spectru termic (pentru particulele fără masă). Aceasta înseamnă că o radiație în apropierea orizontului evenimentului unei găuri negre poate fi asociată cu o anumită temperatură
unde # 104; - constanta Planck redusa (constanta Dirac), c este viteza luminii in vid, k este constanta Boltzmann, G este constanta gravitationala, M # 63; - masa Soarelui și, în final, M - masa găurii negre. În plus, nu numai spectrul de emisii (distribuția în frecvențe), ci și caracteristicile sale mai fine (de exemplu, toate funcțiile de corelare) sunt exact aceleași ca și pentru radiația unui corp negru. Dezvoltând teoria, se poate construi, de asemenea, termodinamica completă a găurilor negre.
Cu toate acestea, o astfel de abordare a unei găuri negre se dovedește a fi contradictorie internă și duce la problema dispariției informațiilor într-o gaură neagră. Motivul pentru aceasta este lipsa unei teorii de succes a gravității cuantice. Existența radiației Hawking nu este prezisă de toate teoriile de gravitate cuantică [4] și este provocată de un număr de cercetători [5].
Au găurit găuri. de asemenea, o "molehill" sau "gaura de vierme" (cea din urmă este o verbatimangling.wormhole) este o caracteristică topologică ipotetică a spațiului-timp. reprezentând în fiecare moment un "tunel" în spațiul dintre două regiuni asimptotice plate ale spațiului [sursa nu este indicată]. Aceste zone pot fi conectate și în afară de gaura de vierme, reprezentând zone ale unui singur spațiu (vezi exemplul din figură) și complet deconectate, reprezentând spații separate, conectate numai prin intermediul unei gauri de vierme.
Teoria generală a relativității (GRT) admite existența unor astfel de tuneluri, deși pentru existența unei gauri de vierme este necesar să fie umplut cu materii exotice cu o densitate energetică negativă [1]. Creează o puternică repulsie gravitațională și împiedică prăbușirea gaurii. Soluții precum găurile de vierme apar în diferite versiuni ale gravitației cuantice. deși este încă departe de studiul complet al problemei.
Zona din apropierea părții celei mai înguste a malului se numește "gât". Molelele sunt împărțite în "Intra-lume" și "Inter-lume", în funcție de faptul dacă este posibilă conectarea intrărilor sale la o curbă care nu intersectează gâtul.
Există, de asemenea, passable (traversable în engleză) și molehills impasibile. Acestea din urmă includ tunelurile care se prăbușesc prea repede pentru un observator sau un semnal (având o viteză nu mai mare decât viteza luminii) pentru a ajunge de la o intrare la alta. Un exemplar clasic al unei mlaștini impasibile este podul Einstein-Rosen în spațiul maxim extins Schwarzschild. și Morris - Thorne.
Gaura de vierme din interiorul lumii interioare care trece, oferă posibilitatea ipotetică de a călători în timp. dacă, de exemplu, una dintre intrările sale se mișcă relativ la cealaltă sau dacă se află într-un câmp gravitațional puternic. unde fluxul de timp încetinește. De asemenea, în mod ipotetic, molehill-urile pot crea o oportunitate de călătorie interstelară și, în această calitate, molehill-urile se găsesc adesea în science fiction.
Prostramnstvo-vremmya (prostramnstvenno-temporal kontimnuum) este un model fizic. completând spațiul cu o dimensiune egală [1] de timp și creând astfel o construcție teoretico-fizică, care se numește continuu spațiu-timp. Spațiul-timp este continuu și din punct de vedere matematic reprezintă o varietate cu o metrică Lorentz.
În mecanica clasică nonrelativistă, utilizarea spațiului euclidian. independent de timpul unidimensional, în loc de spațiu-timp este potrivit, deoarece timpul este considerat universal și neschimbat, fiind independent de starea de mișcare a observatorului. În cazul modelelor relativiste, timpul nu poate fi separat de trei dimensiuni ale spațiului, deoarece rata observată în care timpul curge pentru un obiect depinde de viteza sa față de observator și de puterea câmpului gravitațional care poate încetini fluxul de timp.
În cosmologie și fizica relativistă, conceptul de spațiu-timp, în general, combină spațiul și timpul într-un univers abstract. Matematic, este o varietate. constând din "evenimente" descrise de sistemul de coordonate. De obicei, sunt necesare trei dimensiuni spațiale (lungime, lățime, înălțime) și un timp de măsurare (timp). Măsurătorile sunt componente independente ale unei rețele de coordonate, necesare pentru a localiza un punct într-un spațiu limitat. De exemplu, pe Pământ, latitudinea și longitudinea sunt două coordonate independente, care împreună determină în mod unic poziția. În spațiu-timp, grila, care se extinde în dimensiuni 3 + 1, localizează evenimentele (în loc de doar un punct în spațiu), adică timpul este adăugat ca o altă dimensiune în rețea. Astfel, coordonatele determină unde și când au loc evenimentele. Cu toate acestea, natura unificată a spațiului-timp și independența sa față de alegerea coordonatelor sugerează că, pentru a exprima coordonatele timpului într-un sistem de coordonate, sunt necesare atât coordonatele temporale, cât și cele spațiale într-un alt sistem de coordonate. Spre deosebire de coordonatele spațiale convenționale, conceptul de conul lumină apare în spațiu-timp. impunând restricții asupra coordonatelor admise, dacă una dintre ele trebuie să fie temporară peste tot. Aceste restricții sunt strâns legate de un model matematic special, care diferă de spațiul euclidian cu simetria sa evidentă.
În conformitate cu teoria relativității. Universul are trei dimensiuni spațiale și o dimensiune temporală, iar toate cele patru dimensiuni sunt legate organic, sunt aproape egale în ceea ce privește domeniul de aplicare și în anumite limite (a se vedea notele de mai jos) capabile să treacă unul în celălalt atunci când observatorul schimbă cadre de referință.
OTO în prezent este cea mai reușită teorie a gravitației, bine confirmată de observații. Primul succes al teoriei generale a relativității a constat în explicarea precesiunii anormale a periheliului lui Mercur. Apoi, în 1919. Arthur Eddington a raportat observarea deviației luminii în apropierea Soarelui în momentul eclipsării totale. care au confirmat calitativ și cantitativ predicțiile teoriei generale a relativității [3]. De atunci, multe alte observații și experimente au confirmat un număr semnificativ de predicții ale teoriei. incluzând dilatarea timpului gravitațional. schimbarea roșie gravitațională. întârzierea semnalului în câmpul gravitațional și, până acum doar indirect, radiația gravitațională [4]. În plus, numeroase observații sunt interpretate ca confirmări ale uneia dintre cele mai misterioase și exotice predicții ale teoriei generale a relativității - existența găurilor negre [5].
În ciuda succesului covârșitor al teoriei generale a relativității, există un disconfort în comunitatea științifică, în primul rând pentru că nu poate fi reformulat ca o limită clasică a teoriei cuantice. și, în al doilea rând, faptul că teoria însăși indică limitele aplicabilității sale, deoarece prezice apariția divergențelor fizice inamovibile atunci când iau în considerare găurile negre și, în general, singularitățile spațiului-timp. Pentru a rezolva aceste probleme, s-au propus câteva teorii alternative. dintre care unele sunt și cuantice. Datele experimentale moderne, totuși, indică faptul că orice tip de deviere de la relativitatea generală ar trebui să fie foarte mică, dacă este deloc.
Dacă observați o eroare în text, selectați cuvântul și apăsați Shift + Enter
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: