Termodynamik för svarta hål

Termodynamiken för svarta hål i fysiken  är ett fenomenologiskt tillvägagångssätt för studier av svarta hål , baserat på deras beskrivning i termer av ett makroskopiskt tillvägagångssätt som liknar termodynamiken . Framgången för detta tillvägagångssätt beror på den extrema enkelheten hos svarta hål i jämvikt , som har ett litet antal frihetsgrader .

De första idéerna angående tillämpningen av termodynamik på beskrivningen av svarta hål uttrycktes av Bekenstein 1973 [1] . Han listade följande uppsättning egenskaper hos svarta hål:

Dessa egenskaper är mycket lika (och dessutom matematiskt likvärdiga) med termodynamikens principer (existensen av temperatur , förhållandet mellan intern energi och entropi och lagen om ökande entropi). Det vill säga, hela termodynamikens apparat kan appliceras på ett svart hål, om vi antar att gravitationskraften spelar rollen som temperatur, och ytan på händelsehorisonten är proportionell mot entropin.

En av förutsägelserna i denna teori var slutsatsen att svarta hål skulle ha en ändlig temperatur och stråla ut . Denna slutsats står dock i uppenbar motsägelse med egenskapen hos ett svart hål att inte släppa ut något från dess händelsehorisont. Upplösningen av denna paradox gavs av Stephen Hawking [3] . Han visade att strålningen från ett svart hål – senare kallad Hawking-strålning  – uppstår på grund av kvanteffekter, och de emitterade partiklarna lämnar inte händelsehorisonten, utan föds nära den. Strålningsintensiteten beräknad av Hawking sammanföll med den förväntade på basis av den termodynamiska metoden. Detta var en bekräftelse på att de svarta hålens termodynamik verkligen har en verklig fysisk betydelse.

Anteckningar

  1. ↑ Jacob D. Bekenstein. Svarta hål och entropi   // Phys . Varv. D. - 1973. - Vol. 7 . - P. 2333-2346 . Arkiverad från originalet den 25 juli 2008.
  2. ↑ I. D. Novikov, V. P. Frolov. § 11.2. ytgravitation. Massformel // Svarta håls fysik . - M . : Nauka, 1986. - S.  254 . — 328 sid.
  3. ↑ SW Hawking. Partikelskapande av svarta hål  (engelska)  // Comm. i matte. Phys. - 1975. - Vol. 43 . - S. 199-220 . Arkiverad från originalet den 22 juli 2020.

Länkar