Re: A fekete lyukak és az idő
Elküldve: 2012.08.22. 15:46
SzZoli írta:
Kopp.
Két dolog keveredik itt. Nem a ti hibátok, hanem az ismeretterjesztő irodalomé, ahol mindig csak az egyik, szemléletesebb jelenséget mesélik el, annak bizonyítására, hogy a fekete lyukból is "kijöhet valami". A másik jelenség az igazi Hawking-sugárzás, erre viszont nincs szemléletes modell, el kell hinni, hogy mi jön ki a matekból.
Az egyszerűbb jelenség az űn. Penrose-folyamat. A forgó fekete lyuk (Kerr-lyuk) külső zónájában, azaz még az eseményhorizonton kívül van egy tartomány (ergoszféra), ahol egy részecske energiája LEHET negatív is. Természetesen ez nem magának a részecskének a lelkivilágából következik, hanem a részecske és a helyi metrika kölcsönhatásából. (Ettől még a tömege pozitív, felejtsük el a szimpla E=mvv/2 képletet. A másik hangsúlyozandó dolog - mert gyakran félreértik, összekeverik -, hogy ennek a negatív energiának semmi köze az antianyaghoz, antirészecskékhez. Normál körülmények között az antirészecskék energiája is mindig pozitív, az ergoszférában pedig a normál és az antirészecskék energiája egyaránt lehet pozitív és negatív is.)
Jöjjön be egy foton az ergoszférába, és bomoljon két részecskére, pl elektronra és pozitronra. Ha mindkettőnek pozitív az energiája, egyforma valószínűséggel mehetnek befelé (és akkor átlépve az eseményhorizontot, eltűnnek a lyukban), vagy kifelé (azaz elrepülhetnek a végtelenbe), esetleg az egyik beesik, a másik meg elrepül.
Más a helyzet, ha az egyik létrejött részecske energiája negatív. Ha befelé indul, beesik a lyukba, csökkentve annak energiáját. De ha kifelé indul, a metrika visszafordítja, nem engedi távozni az ergoszférából - hiszen negatív energiájú részecskék csak az ergoszféra belsejében létezhetnek. Úgy képzelhetjük a dolgot leegyszerűsítve, mint a feldobott kő esetét: az sem hagyja el a Föld környezetét. A helyzet tehát aszimmetrikus: a pozitív energiájú részecske egyforma valószínűséggel mehet kifelé és befelé, míg a negatív energiájú mindig a centrum közelében marad. Ott kóvályog, ha ismét kifelé lendülne, megint visszapattan, míg ha befelé mozdul, bezuhan. A sok próbálkozásnak az lesz a vége, hogy száz százalék valószínűséggel a lyukban végzi.
Ismételjük meg a kísérletet sok-sok részecskével! Az egyes elemi folyamatokat fentebb megtárgyaltuk. Az ergoszférán belüli eseményhorizont tehát egyaránt szippant be pozitív és negatív energiájú részecskéket, de míg a pozitívak közül csak minden második, a negatívak közül az összes a lyukban végzi. Ennek a folyamatnak a nettó mérlege tehát az, hogy a lyuk energiája csökken.
Ez tehát az a - statisztikusan érvényesülő - mechanizmus, ahogy a Penrose-folyamat csökkenti a Kerr-lyuk energiáját. A Hawking-sugárzás egészen más, annak a mechanizmusát meg sem kísérlem leírni.
dgy
Egyszer hasonlót kérdeztem DGy-tól. (Most a körmömre fog koppintani, ha rosszul emléxem a válaszára
Kopp.
Két dolog keveredik itt. Nem a ti hibátok, hanem az ismeretterjesztő irodalomé, ahol mindig csak az egyik, szemléletesebb jelenséget mesélik el, annak bizonyítására, hogy a fekete lyukból is "kijöhet valami". A másik jelenség az igazi Hawking-sugárzás, erre viszont nincs szemléletes modell, el kell hinni, hogy mi jön ki a matekból.
Az egyszerűbb jelenség az űn. Penrose-folyamat. A forgó fekete lyuk (Kerr-lyuk) külső zónájában, azaz még az eseményhorizonton kívül van egy tartomány (ergoszféra), ahol egy részecske energiája LEHET negatív is. Természetesen ez nem magának a részecskének a lelkivilágából következik, hanem a részecske és a helyi metrika kölcsönhatásából. (Ettől még a tömege pozitív, felejtsük el a szimpla E=mvv/2 képletet. A másik hangsúlyozandó dolog - mert gyakran félreértik, összekeverik -, hogy ennek a negatív energiának semmi köze az antianyaghoz, antirészecskékhez. Normál körülmények között az antirészecskék energiája is mindig pozitív, az ergoszférában pedig a normál és az antirészecskék energiája egyaránt lehet pozitív és negatív is.)
Jöjjön be egy foton az ergoszférába, és bomoljon két részecskére, pl elektronra és pozitronra. Ha mindkettőnek pozitív az energiája, egyforma valószínűséggel mehetnek befelé (és akkor átlépve az eseményhorizontot, eltűnnek a lyukban), vagy kifelé (azaz elrepülhetnek a végtelenbe), esetleg az egyik beesik, a másik meg elrepül.
Más a helyzet, ha az egyik létrejött részecske energiája negatív. Ha befelé indul, beesik a lyukba, csökkentve annak energiáját. De ha kifelé indul, a metrika visszafordítja, nem engedi távozni az ergoszférából - hiszen negatív energiájú részecskék csak az ergoszféra belsejében létezhetnek. Úgy képzelhetjük a dolgot leegyszerűsítve, mint a feldobott kő esetét: az sem hagyja el a Föld környezetét. A helyzet tehát aszimmetrikus: a pozitív energiájú részecske egyforma valószínűséggel mehet kifelé és befelé, míg a negatív energiájú mindig a centrum közelében marad. Ott kóvályog, ha ismét kifelé lendülne, megint visszapattan, míg ha befelé mozdul, bezuhan. A sok próbálkozásnak az lesz a vége, hogy száz százalék valószínűséggel a lyukban végzi.
Ismételjük meg a kísérletet sok-sok részecskével! Az egyes elemi folyamatokat fentebb megtárgyaltuk. Az ergoszférán belüli eseményhorizont tehát egyaránt szippant be pozitív és negatív energiájú részecskéket, de míg a pozitívak közül csak minden második, a negatívak közül az összes a lyukban végzi. Ennek a folyamatnak a nettó mérlege tehát az, hogy a lyuk energiája csökken.
Ez tehát az a - statisztikusan érvényesülő - mechanizmus, ahogy a Penrose-folyamat csökkenti a Kerr-lyuk energiáját. A Hawking-sugárzás egészen más, annak a mechanizmusát meg sem kísérlem leírni.
dgy