Mustien aukkojen termodynamiikka

Fysiikan mustien aukkojen termodynamiikka  on fenomenologinen lähestymistapa mustien aukkojen tutkimukseen , joka perustuu niiden kuvaukseen termodynamiikkaa muistuttavan makroskooppisen lähestymistavan avulla . Tämän lähestymistavan menestys johtuu tasapainomustien aukkojen äärimmäisestä yksinkertaisuudesta, sillä niillä on pieni määrä vapausasteita .

Alkuajatukset termodynamiikan soveltamisesta mustien aukkojen kuvaukseen ilmaisi Bekenstein vuonna 1973 [1] . Hän listasi seuraavat mustien aukkojen ominaisuudet:

Nämä ominaisuudet ovat hyvin samankaltaisia ​​(ja lisäksi matemaattisesti vastaavia) termodynamiikan periaatteiden kanssa ( lämpötilan olemassaolo , sisäisen energian ja entropian välinen suhde ja kasvavan entropian laki). Eli koko termodynamiikan laitteistoa voidaan soveltaa mustaan ​​aukkoon, jos oletetaan, että gravitaatiovoimalla on lämpötilan rooli ja tapahtumahorisontin pinta-ala on verrannollinen entropiaan.

Yksi tämän teorian ennusteista oli johtopäätös, että mustilla aukoilla tulisi olla rajallinen lämpötila ja ne säteilevät . Tämä johtopäätös on kuitenkin ilmeisessä ristiriidassa mustan aukon ominaisuuden kanssa, ettei se vapauta mitään tapahtumahorisonttinsa alta. Tämän paradoksin ratkaisun antoi Stephen Hawking [3] . Hän osoitti, että mustan aukon säteily, jota myöhemmin kutsutaan Hawking-säteilyksi  , syntyy kvanttivaikutuksista, ja säteilevät hiukkaset eivät poistu tapahtumahorisontista, vaan syntyvät sen lähellä. Hawkingin laskema säteilyintensiteetti osui termodynaamisen lähestymistavan perusteella odotettuun. Tämä oli vahvistus sille, että mustien aukkojen termodynamiikalla on todellakin todellinen fyysinen merkitys.

Muistiinpanot

  1. ↑ Jacob D. Bekenstein. Mustat aukot ja entropia   // Phys . Rev. D. - 1973. - Voi. 7 . - P. 2333-2346 . Arkistoitu alkuperäisestä 25. heinäkuuta 2008.
  2. ↑ I. D. Novikov, V. P. Frolov. § 11.2. pintapainovoima. Massakaava // Mustien aukkojen fysiikka . - M .: Nauka, 1986. - S.  254 . — 328 s.
  3. ↑ SW Hawking. Hiukkasten luominen mustien aukkojen avulla  (englanniksi)  // Comm. matematiikassa. Phys. - 1975. - Voi. 43 . - s. 199-220 . Arkistoitu alkuperäisestä 22. heinäkuuta 2020.

Linkit