ホーキング放射線のより良い説明はありますか?


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ホーキング放射についての作品を書いているところ、何か問題があることに気づきました。私がウィキペディアやその他で見つけた「与えられた」説明は不十分です:

「プロセスへの物理的な洞察は、粒子対粒子の放射が事象の地平線のすぐ外から放出されることを想像することによって得られるかもしれません。この放射はブラックホール自体から直接来るのではなく、仮想粒子がブラックホールの重力が実際の粒子になる[10]。粒子と反粒子のペアはブラックホールの重力エネルギーによって生成されるため、粒子の1つが漏れるとブラックホールの質量が低下します[11]。プロセスの別の見方では、真空の変動により、粒子と粒子のペアがブラックホールの地平線近くに表示されます。ペアの一方はブラックホールに落ち、もう一方はエスケープします。全エネルギーを維持するためには、ブラックホールに落ちた粒子は負のエネルギーを持っていたに違いありません...」

それは仮想粒子と負のエネルギー粒子に依存しています。ただし、真空の変動は、モデルの数学にのみ存在する仮想粒子と同じではなく、負のエネルギーの粒子がわかっています。だから私はより良い説明を探しています。Wikpediaの記事にも次のように書かれています。

「別のモデルでは、プロセスは量子トンネル効果であり、それによって粒子と反粒子のペアが真空から形成され、1つはイベントの地平線の外側をトンネルします[10]。」

ただし、ペアの生成が無限の重力時間膨張を無視しているように見えるイベントホライズンの内側でペア生成が発生していること、およびそれらの1つがa)イベントホライズンの外側に表示され、b)ペア生成が通常、電子と陽電子。繰り返しますが、それは不十分です。そう:

ホーキング放射線のより良い説明はありますか?


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落下する粒子は負のエネルギーを必要としません。重要なのは、一部の光子が無限に逃げることです。つまり、重力場から「借用」されたエネルギーの一部が(それらの光子の形で)失われます。そのため、重力場が弱まり、見かけの質量/エネルギーが減少します。しかし、「見かけ上の」とは、私たちが遠くの観察者として見ているものにすぎません。出来事の地平線の中で起こることは...推測の範囲から何もない範囲です。とは言っても、放射線がどのように発生するか、または存在するかどうかについては多数意見があるとは思いません...
zibadawa timmy

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この資料のかなり難解な性質を考えると、Physics SEについてもっと知ることができます。
StephenG 2017年

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スティーブンは注目した。@zibadawa timmy:しかし、どのようにして重力場からエネルギーを「借りる」のですか?そして、そうした場合、ブラックホールがまったくなくなるまで、同じようにエネルギーがイベント期間からどのように漏れますか?
ジョンダフィールド2017年

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ジョン、あなたの質問から、ポテンシャルエネルギーまたはフィールド(重力、電気など)に蓄積されたエネルギーの概念を理解していないようです。それらの概念について読むことから始めます。
Carl Witthoft 2017年

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1.これらのすべての言葉による説明は単なる比喩です。本当の取引はホーキング計算を行うことです-それは本当の説明です。2.これがもう1つのメタファーです。ブラックホールは、それ自体に結びついた途方もない時空の曲率に他なりません。時空の曲率の名前は「重力」です。ブラックホールは重力に他なりません。p / anti-pペアは、非常に強いフィールドがパーティクルを生成するのと同じ方法で存在します。十分なエネルギーがあると、パーティクルが飛び出す可能性があります。例えば、電磁放射線もそれを行うことができます。
Florin Andrei

回答:


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アンディ・グールドは、1987年のややあいまいな論文でホーキング放射の古典的な導出を提案しました。本質的な議論は、ブラックホールは有限のゼロでないエントロピーを持たなければならないということです(そうでなければ、ブラックホールのある熱力学の第2法則に違反する可能性があります)。さらに、ブラックホールのエントロピーはその面積のみに依存する必要があります(そうでない場合、ペンローズプロセスを介してブラックホールの面積を変更し、そのエントロピーを下げて永久運動マシンを作成できます)。ブラックホールにエントロピーと質量がある場合、温度があります。温度がある場合は、熱を放射する必要があります(そうしないと、再び熱力学の第2法則に違反する可能性があります)。

もちろん、ホーキング放射温度を見ると、そこにはプランク定数があるので、量子力学について何かを知っている必要がありますよね?しかし、実際には、一般的な相対論ではなく、量子力学について知っているのは、一般的に熱力学であることがわかります。これは、ブラックホールにもブラックボディにも当てはまります。


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[8]BH

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ボックスをイベントホライズンまで正確に下げるのではなく、イベントホライズンの近くのみを下げます。したがって、時間の遅れがありますが、それは無限ではなく、放射線を交換することができます。
J.オブライエンアントニーニ2017年

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ここに何か欠けています。げんでんボックスをイベントの地平線近くのどこかに下げたら、穴と放射を交換し 、ボックスを引き上げると放射がありません。ブラックホールが放射線(またはその少なくとも一部)を飲み込んだとすると、ブラックホールの質量は増加します。ゲロッホのシナリオの別の説明を見つけることができるかどうかを確認します。
フィールド

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私はこれを見つけまし、2ページを参照してください、しかしそれは間違っています。ボックスを下げて作業を行うと、イベントの地平線では、ボックスのエネルギーは最初の半分になります。そして、私もこれを見つけました:arxiv.org/abs/physics/0501056
ジョンダフィールド2017年

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あなたがリンクしたArxiv論文は信用できません---それは約12年前のものですが、査読付きのジャーナルに掲載されたことはなく、引用もありません。それは私には不気味に見えます。そして、最初の(より信頼できる)参照では、ボックスが最初から半分のエネルギーを持っていることをどこで得ているのかわかりません。
J.オブライエンアントニーニ2017年

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このウェブページにはかなり良い説明があります。重要な一節はこれです:

曲がった時空には、これらの「最良の」座標系、慣性系はありません。したがって、非常に合理的な異なる座標の選択でさえ、粒子と反粒子、または何が真空であるかについて不一致を与える可能性があります。これらの不一致は、「すべてが相対的である」ことを意味するものではありません。異なる座標系の記述間を変換するための素晴らしい公式があるからです。これらはボゴリューボフ変換です。

特に、彼は続けて言う

一方で、マクスウェルの方程式の解を正の頻度に分割することができます。これは、ブラックホールから遠く離れた誰かがそうするのと同じように、最も明白な方法で行うことができます...

そして一方で、マックスウェルの方程式の解を正の頻度に分割することで、ブラックホールへの崩壊が起こる前に、はるか昔の誰かがそうすることができるのと同じように、非常に明白な方法で解くことができます。

したがって、遠い過去の観測者は(仮想ではない)粒子や反粒子のない真に空の空間であると考えていたのですが、遠い未来の観測者はその中に完全に良好な粒子(および反粒子)がある空間と見なす可能性があります。それらの粒子はホーキング放射です。

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