1つまたは2つの原子でブラックホールを作成できますか?


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だから私は言ったことを見ていた

地球を落花生のサイズに圧縮すると、ブラックホールが発生します。

エベレスト山を数ナノメートルに圧縮した場合; ブラックホールになります。

1つまたは2つの原子でブラックホールを作成できますか?はいの場合、それは大きくなり、通常のサイズのブラックホールに変わりますか?


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ここに同様の質問: astronomy.stackexchange.com/questions/12466/… いくつかの原子の質量で、量子重力問題に遭遇しますが、これは未解決です。
userLTK

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これは無意味で貧弱な質問です。原子のダイナミクスは量子力学によって記述されますが、ブラックホールは古典的な(非量子)理論の予測です。
ウォルター

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@Walter質問に答えるために必要な理論を開発していないという事実は、その質問を「意味のない」または「貧しい」ものにしません。確かに、誰かがその当時の現在の理論が答えることができなかった質問をしたので、理論でこれまでになされたすべての進歩がなされました。
デビッドリチャービー

@DavidRicherby私は丁重に同意しません。この質問に対する正しい答えは( "Yes and No" :-)以外)、それは整形式の質問ではないということです。
カールウィットソフト

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@CarlWitthoftそれは整形式の質問ではないと言うのは問題ありません。私の反対は、量子重力の理論を持っていないからといって、それは無意味で貧弱だと言うことでした。
デビッドリチャービー

回答:


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2つの答えがあります:はい、いいえ。

はい、すべての質量Mには与えられるシュワルツシルト半径があるため(Gは重力定数(約、cは光の速度(約300 000 000))。何かがシュワルツシルト半径に圧縮されると、ブラックホールになります。原子に対してこれを行うことができます。炭素原子(たとえば)の質量はなので、シュワルツシルト半径は 2GMc26.7×1011m/s2×1026kg

2×6.7×1011×2×102630000000023×1053 metres

そのため、アトムをこのサイズに圧縮する実行可能な方法がないため、実際の答えはノーです。ここで重要なのは、このサイズが非常に小さいため、この小さなオブジェクトは小さなボールのように振る舞うのではなく、量子力学的なオブジェクトとして振る舞うという事実です。しかし、ブラックホールは一般相対性理論によってモデル化された重力オブジェクトであり、相対性理論と量子力学はうまく機能しません。言い換えれば、原子質量ブラックホールがどのように振る舞うかを説明する科学的モデルはありません。

スティーブンホーキングは、小さなブラックホールは不安定であるため、原子質量のブラックホールは非常に不安定で、非常に短時間で蒸発することを示しました。


ここに適用される推移的なプロパティはありませんか?「通常の」ブラックホールでは、原子がシュヴァルツシルト半径に達するほどすべてが圧縮されていないのでしょうか。
デビッドは、モニカの復活

実際スティーブン・ホーキングは小さなブラックホールが不安定で蒸発するメカニズムを提案していませんか?このメカニズムが理論と一致していることは証明できますが、実際に起こることを証明するものではありません。
デビッドリチャービー

1
@DavidRicherbyはい、そしてアインシュタインは、質量が互いに引き付けられるメカニズムを提案しました。それはすべて理論です。ブラックホールを直接観測した人はいません。しかし、ブラックホールとホーキング放射は一般的に受け入れられています。
ジェームズK

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その値はプランク長の約であるため、「はい」の部分はほとんど除外されます1018
カールヴィットフト

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答えはNoだと思います。

これらの原子を圧縮しようとすると、(最終的に)核が融合を余儀なくされるほど近くなります。融合とは、単一の核を形成したことを意味します。

この段階は避けられません。

あなたの2つの原子の質問は、単一の核がブラックホールを形成できるかどうかになりました

核は一種の複雑なクォークグルオンミックスであり、それをさらに圧縮すると、適切にモデル化する物理学を持たない非常に高密度のバージョンになります。

従来の一般相対性理論が、量子理論を適用できると思っているよりも実際に小さい非常に小さいものに適用できる可能性は非常に低いです。そして、その時点で関係するエネルギー密度は非常に高くなり、現在の理論ではもはや意味がありません。これを行うには重力の量子理論が必要であり、十分に機能するものはありません。実際、重力の量子理論がこのような小さくて高エネルギーのスケールに到達することを可能にするかどうかさえわかりません。

だから私たちは未知の海にいます。

なぜ「いいえ」なのか?

核のこのような圧縮を強制するには、不確実性原理の結果のために、エネルギーを非常に小さな空間領域に適用する必要があります。簡単に言えば、あるポイントを超えて、核の位置と核の移動速度を同時に言うことはできません。より小さな地域に限定することは不可能です。これは、シュワルツシルト半径に到達するずっと前に、プランクの長さ程度で起こります。

@ James-Kの回答からわかるように、シュワルツシルトの半径は約10 -53  mですが、プランクの長さは約10 -35  m で18桁大きくなっています。

そのため、核をブラックホールサイズに到達するのに十分な小さなスペースに現実的に閉じ込めて圧縮することはできませんでした。

これで、新しい理論がそれを回避するための抜け穴を提供する可能性があるという一般的なキャッチオールステートメントを作成できますが、新しい理論がそれらの限界ですでに知っていることのほとんどを再現することを期待するため、それはありそうにないようです。不確実性の原則が「消え去る」ことを想像するのは難しいので、私はそれを回避する方法を見ません。

はいの証明されていない可能性があります。

作品があること、重力の量子論かもしれません(繰り返しかもしれないではないかもしれない)というスケールでその重力を見つけるには、その文字を変更し、それは私たちが現在、大量のエネルギー範囲のために期待するよりも大きいサイズでイベント地平を形成することができます。

しかし、そのアイデアをサポートする証拠はありません。ただ、ワイルドなアイデアの余地を残すために「いいえ」を「多分はい」に変換することはしません。それはサイエンスフィクションであり、サイエンスではありません。


MathJaxはそのようなユニットを表示しません… m変数としてフォーマットされました。
JDługosz

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上記の回答への小さな追加(プランク長の回答が好きです)。とにかく理論的にはCERNに非常に小さなブラックホールを作ることができると考えられていましたが、その理論には余分な次元が存在する必要がありました。ブラックホールが観察されなかったため、余分な次元(非常に小さなスケール)の理論がヒットしました。

それらのブラックホールを作成できたとしても、非常に急速に蒸発すると予測されています。(10億分の1億分の1秒、10億分の1秒)、しかしその減衰率でさえ目立つはずです。気づかれなかった。

また、CERNが2つの陽子を非常に高速で一緒に粉砕し、それが(理論的に)ブラックホールを作る場合、それが可能であるふりをするかどうかを尋ねる価値があります。。。この理論上のブラックホールは実際には2つの陽子で構成されているのでしょうか、それとも2つの陽子と14 TeVに加えて運動エネルギーで構成されていますか?このようなブラックホールは、原子自体ではなく運動エネルギーから実際に作成されると言う方が正確だと思います。

シュレディンガーの猫の毛を割ると呼ぶ人もいるかもしれませんが、それは重要なポイントだと思います。光速に近い衝突の巨大な運動エネルギーは、単にマイクロブラックホールを作成できる可能性があり、その場合、原子ではなく主な成分と呼ばれるべき運動エネルギーです。


面白い見方です。
-StephenG

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余分な次元の理論の考え方は、非常に小さい余分な(4番目、5番目など)空間次元があり、その結果、重力がこれらの余分な次元のサイズよりも小さいスケールではるかに強いということです。これにより、プランク(エネルギー)スケールがLHCなどのコライダーでアクセス可能なエネルギーに引き下げられます。
アンドレホルツナー
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