Γενικά

Η "ηχητική μαύρη τρύπα" θα βοηθήσει στην επίλυση του παράδοξου που διατύπωσε ο Stephen Hawking

Οι μαύρες τρύπες είναι ακόμα ένα από τα πιομυστηριώδη αντικείμενα στο σύμπαν. Μόλις στην ύπαρξή τους, λίγοι πίστευαν. Και το γεγονός ότι υπάρχουν στην πραγματικότητα περιγράφηκε μόνο σε διάφορα φυσικά μοντέλα. Το ερώτημα είναι πώς να μελετήσουμε τι βρίσκεται σε απόσταση εκατομμυρίων ετών φωτός από τον πλανήτη μας; Ίσως η απάντηση σε αυτό θα είναι σε θέση να δώσει "υγιή μαύρη τρύπα", η οποία επίσης βοηθά στην επίλυση ενός από τα παράδοξα που έχουν προκύψει κατά την έρευνα του Stephen Hawking. Αλλά τι είναι μια "υγιή μαύρη τρύπα"; Ας το καταλάβουμε.

Πρώτα πρέπει να βυθίσουμε στην ιστορία. Το 1974, ο Stephen Hawking πρότεινε ότι η μαύρη τρύπα δεν είναι πραγματικά μαύρη. Το μαύρο του χρώμα οφείλεται στο γεγονός ότι η βαρύτητα στην περιοχή του ορίζοντα της εκδήλωσης είναι τόσο δυνατή που ακόμη και οι ακτίνες φωτός δεν μπορούν να ξεπεράσουν αυτό το φαινόμενο. Ταυτόχρονα, ο Hawking υποθέτει ότι η δομή χωροχρόνου στον ορίζοντα συμβάντος θα βιώσει "κβαντικές ταλαντώσεις". Δηλαδή, αυτή τη στιγμή, ζεύγη σωματιδίων και αντισωματίδια μπορούν να απελευθερωθούν από τα αποτελέσματα της βαρύτητας και να εμφανιστούν και στις δύο πλευρές του ορίζοντα της εκδήλωσης.

Αυτή η διαδικασία ονομάστηκε ακτινοβολία Hawking. Λόγω των "κβαντικών ταλαντώσεων", τα ζεύγη σωματιδίων και αντισωματιδίων που προέρχονται από το κενό της μαύρης τρύπας εμφανίζονται κοντά στον ορίζοντα συμβάντος της μαύρης τρύπας και ένα από αυτά «πέφτει» μέσα στη μαύρη τρύπα και το άλλο «πετάει». Από τον νόμο της διατήρησης της ενέργειας προκύπτει ότι ένα σωματίδιο "πεσμένο" πέρα ​​από τον ορίζοντα συμβάντος πρέπει να έχει αρνητική ενέργεια, ενώ ένα "πετάμενο" πρέπει να έχει θετική ενέργεια. Με άλλα λόγια, οι μαύρες τρύπες χάνουν ενέργεια όταν εκπέμπονται. Εξαερώνονται σιγά σιγά και συρρικνώνονται, τελικά εξαφανίζονται τελείως.

Ποιο είναι το παράδοξο των μαύρων τρυπών

Το πρόβλημα είναι ότι, σύμφωνα με τους υπολογισμούς του Hawking,ακτινοβολία μαύρης οπής θα είναι τυχαία. Αυτό σημαίνει ότι μια πτητική μαύρη τρύπα καταστρέφει τις πληροφορίες και η κβαντική φυσική βασίζεται στην αρχή ότι οι πληροφορίες δεν έχουν χαθεί ποτέ. Αυτό είναι το βασικό παράδοξο που καταλήγει στη μελέτη της φύσης των μαύρων οπών.

Επίσης ενδιαφέρουσα: "Η πρώτη αληθινή φωτογραφία μιας μαύρης τρύπας"

Τι είναι το "Sound Black Hole";

Πριν από πολλά χρόνια ο θεωρητικός φυσικός Bill Unruhυποστήριξε ότι οι ιδέες του Hawking σχετικά με τους ορίζοντες των γεγονότων της μαύρης τρύπας πρέπει να ισχύουν και για τους "ήχους ορίζοντος". Ο ορίζοντας ήχου είναι κατά προσέγγιση αναλογικός του ορίζοντα γεγονότος που εφαρμόζεται στα ηχητικά κύματα με τη μόνη διαφορά ότι η ταχύτητα του φωτός χρησιμοποιείται ως μονάδα ταχύτητας για τις μαύρες τρύπες και την ταχύτητα του ήχου για τις μαύρες οπές.

Το 2016, ο Jeff Steinhauer από την Technion(Ισραηλινό Ινστιτούτο Τεχνολογίας) στην πόλη της Χάιφα, στο Ισραήλ, σε ένα από τα πειράματα δημιούργησαν τις συνθήκες για την εμφάνιση του πολύ "ήχου ορίζοντα", επιταχύνοντας το υγρό από τα άτομα του ρουβιδίου-87 σε υπερηχητική ταχύτητα. Την ίδια χρονιά ανακαλύφθηκε ένα ανάλογο της ακτινοβολίας Hawking. Οι κβαντικές μονάδες ήχου, που ονομάζονται φωνόνια, εμφανίστηκαν σε ζεύγη και ένα φωνοφόρο κατευθύνθηκε κατά μήκος της ροής ενός κινούμενου υγρού, ενώ το άλλο πήγε προς τα πάνω και έφυγε.

Τώρα, τρία χρόνια αργότερα, βελτιώθηκεη συσκευή επέτρεψε "να ελέγξει τις προβλέψεις του Hawking." Στη νέα τους δουλειά, ο Steinhauer και τρεις από τους υπαλλήλους του ανακάλυψαν ότι η ακτινοβολία τους δεν μεταδίδει πληροφορίες.

"Η ανακάλυψη μας δίνει πληροφορίες για πληροφορίεςπαράδοξο Η θερμική μορφή του φάσματος υποδηλώνει ότι η ακτινοβολία Hawking δεν περιέχει καμία πληροφορία. Ως εκ τούτου, πρέπει να αναζητήσουμε πληροφορίες αλλού για να το λύσουμε. "


Σύγκριση των μαύρων οπών "ήχου" και "διαστήματος"

Το βασικό ερώτημα είναι ανθεωρήστε το διάστημα-χρονικό διάστημα στον ορίζοντα μιας εκδήλωσης μαύρης τρύπας ως συνεχής. Τα νέα δεδομένα επιβεβαιώνουν ότι στην περίπτωση ενός υγρού, του οποίου η ροή, όπως είναι γνωστό, είναι συνεχής, το παράδοξο εξακολουθεί να υφίσταται, καθώς μειώνεται η ενέργεια της «ηχητικής μαύρης τρύπας», οδηγεί σε απώλεια πληροφοριών.

Αλλά υπάρχει ένα μεγάλο εμπόδιο: μια κατάσταση που είναι εφικτή για τα υγρά μπορεί να μην λειτουργήσει για το χωροχρόνο, που μπορεί να μην έχει αναγκαστικά μια συνεχή πορεία στην περιοχή του ορίζοντα γεγονότος μαύρης τρύπας. Η παρουσία διακοπτόμενης ροής χρόνου στην περιοχή ορίζοντα συμβάντος θα μπορούσε να εξηγήσει το παράδοξο που σχετίζεται με την απώλεια πληροφοριών, διότι στην περίπτωση αυτή τα ζεύγη σωματιδίων που παράγονται από την ακτινοβολία Hawking δεν εξαφανίζονται χωρίς ίχνος, αλλά απλώς «πηγαίνουν σε άλλο επίπεδο» του χωροχρόνου.

Έτσι αν καταφέρετε να μοντελοποιήσετε"Διακεκομμένη" ροή στο πλαίσιο των πειραμάτων με την "ήχο μαύρη τρύπα", θα μπορέσουμε να επιλύσουμε το παράδοξο που σχετίζεται με την εξαφάνιση πληροφοριών που εμφανίζονται στην περιοχή του ορίζοντα γεγονότος μαύρης τρύπας.

Συζητήστε αυτό και άλλες ειδήσεις που μπορείτε να μας βρείτε συνομιλία στο τηλεγράφημα.