Kara delikleri anlamak için bir makale Hawking neden kara deliklerin olmadığını söyledi? Bilgi kaybı paradoksu nedir?
"Çevresi derin bir kuyu gibidir. Kara deliğin dibinin nereye gittiğini bilmiyorum. Önümüzdeki yolculuğun yıldızlar ve güneş olduğunu biliyorum." - Haruki Murakami
Bugün, sığdan derine kara deliklerle ilgili bazı yaygın sorulardan bahsedeceğiz, umarım bu makale kara delikleri okuyup anlamanıza izin verir.
Kara delik nedir?
Kara delik tanımımız başlangıçta aslında çok basittir. Esas olarak, ışık bile olsa kaçamayacağı bir uzaysal bölgeye atıfta bulunur. Bu uzaysal bölge bir kara deliktir ve bu bölgenin kenarına "olay ufku" denir. Bilgi görsel arayüze düştüğünde kara deliğin merkezine düşecek ve asla kaçamayacak, bu da görsel arayüzün içindeki ve dışındaki bilginin tamamen bağlantısının kesildiği anlamına geliyor.İçeride neler olduğunu bilmemiz imkansız ve içerideki şeyler hep dışarı çıkacak. Gelmiyor.
Ancak Hawking, boşluktaki kuantum dalgalanmalarına dayanan kara delik radyasyonu teorisini ortaya koydu.Kara deliklerin enerjiyi yavaşça serbest bıraktığına ve kütle kaybettiğine inanıyor.Daha sonra bir kara delik tamamen kaybolduğunda, daha önce kara deliğe düşen tüm maddenin bilgisi Hepsi kaybolacak Bu, kuantum mekaniğinin inandığı bilginin korunmasıyla tutarsız olan kara delik bilgi kaybı paradoksudur.
Hawking derhal kara deliğin ve dış bilginin sadece kısa bir süre bağlantısının kesildiğini, "görünen ufuk" olarak adlandırıldığını, bu "görünen ufuk" un gelecekte ortadan kaybolacağını ileri sürdü ve tuzağa düşürüldü. Kara delikteki bilgi kaybolmayacak ve evrene geri dönecektir, ancak bu geçici izolasyon, evrenin yaşından daha uzun olamaz, bu da tam bir bağlantı kesilmesi ile geçici bir bağlantı kesilmesi arasındaki farkın gözlenemeyeceği anlamına gelir. . Şahsen Hawking'in saçma sapan konuştuğunu düşünüyorum!
Kara delik ne kadar büyük?
Bir kara deliği, çapı karadeliğin kütlesiyle orantılı olan bir küre, yani başlangıçta oluşan kara deliğin kütlesi veya daha sonra kara deliğe düşen kütle, kara deliğin hacmi ne kadar büyük olursa hayal edebiliriz. Ancak aynı kütlenin gök cisimleriyle karşılaştırıldığında kara delikler hala çok küçük. Bunun nedeni, kara deliğin büyük yerçekimi kuvveti altında kütlesini çok küçük bir hacme sıkıştırmasıdır.Örneğin, dünya ile aynı kütleye sahip bir kara deliğin yarıçapı yalnızca birkaç milimetre iken, dünyanın yarıçapı aynı kütleli bir kara deliğin yarıçapı yaklaşık 10'dur. Milyarlarca kez.
Kara deliğin yarıçapı, adını Karl Schwarzschild'den alan Schwarzschild yarıçapı olarak adlandırılır. Çünkü Karl Schwarzschild, ilk önce Einstein'ın genel görelilik teorisine çözüm olarak kara delikleri önerdi. Ancak evrende güneş kütlesinin on milyarlarca katı kara delikler olduğunu ve bu kara deliklerin hala çok büyük olduğunu unutmayın.
Görsel arayüze düştüğünüzde ne olur?
Bir kara deliğin yakınında, arka plan yıldız ışığının ciddi şekilde bozulduğunu görebiliriz, ancak kara deliğin bulunduğu arka planda yıldız ışığı yoksa, kara deliğe yakın olduğumuzda veya hatta görsel arayüzü geçerken bile çevredeki ortamda hiçbir şey görmeyeceğiz. Değişim, düştüğünüzü, hızlandığınızı veya yerçekiminden etkilendiğinizi bile bilmiyorsunuz. Bunun nedeni, Einstein'ın eşdeğerlik ilkesinin bir sonucudur.
Düz uzaydaki ivme ile uzayın eğriliğine neden olan yerçekimi alanı arasındaki farkı ayırt edemiyoruz Kara delik arka planında yıldız ışığı olmadığı için hepsi siyahtır.Hızlanıp düştüğümüzü bize söyleyebilecek bir referans çerçevesi bile bulamıyoruz.
Bununla birlikte, kara delikten uzaktaki bir gözlemci, birinin kara deliğe düştüğünü görürse, kişi görüntüleme arayüzüne ne kadar yakınsa hareketin o kadar yavaş olduğunu fark edecektir. Çünkü kara delik ufkuna yakın zaman, kara delik ufkundan uzaklaşan zamandan çok daha yavaştır. Ancak kara deliğe düşen insanlar için kısa sürede görsel arayüzden geçecekler.
Diğer bir nokta da, kara deliğe düşen kişinin görsel arayüzde yaşadığı deneyim, çekim alanının gelgit kuvvetine bağlı olmasıdır. Görsel arayüz üzerindeki gelgit kuvveti, kara deliğin kütlesinin karesiyle ters orantılıdır. Yani, kara deliğin kütlesi ne kadar büyükse, gelgit kuvveti o kadar küçüktür. Kara deliğin kütlesi yeterince büyükse bize herhangi bir etkisi olmaz ve görsel arayüzden güvenli bir şekilde geçebiliriz Eğer gelgit kuvveti yeterince büyükse baş ve ayaklar büyük yerçekimi farkını hissedecek ve vücudumuz gerilecektir. , Fizikte teknik terim "spagetti" dir.
Kara deliğin içinde ne var?
Hiç kimse bu sorunu bilmiyor, ancak bir kara delikte bulunan şeyin hiçbir şekilde gördüğümüz herhangi bir madde olmadığı neredeyse kesin. Genel görelilik dilinde, bir kara deliğin içinde bir tekillik vardır, yerçekiminin sonsuz olduğu bir nokta.Herhangi bir nesne görsel arayüzden geçtiğinde, tekilliğe çabucak çarpacaktır, ancak genel görelilik bize tekilliğin ne olduğunu söyleyemez ve genel görelilik de Tekillikte bir kırılma var, bu da geçerli olmadığı ve anlaşılmadığı anlamına geliyor.
İhtiyacımız olan şey bir kuantum kütleçekimi teorisidir Genelde bu teorinin tekilliği başka bir şeyle değiştireceğine inanılır.
Kara delikler nasıl oluşur?
Kara deliklerin dört farklı şekilde oluşabileceğini biliyoruz. Anlaşılması en kolay, yıldızların çökmekte olan kara delikleridir. Yeterli kütleye sahip bir yıldız, nükleer füzyon durduktan sonra bir kara delik oluşturmak için çökecektir, çünkü füzyonun ürettiği radyasyon basıncı durduğunda, madde kendi çekim merkezine doğru düşmeye başlayacak, daha yoğun hale gelecektir ve sonuçta hiçbir şey yapılamayacaktır. Yıldızın yüzeyindeki çekim kuvvetinin üstesinden gelerek böyle bir kara delik yaratıldı. Bu kara delikler "yıldız kütleli kara delikler" olarak adlandırılır ve en yaygın kara deliklerdir.
Bir sonraki yaygın kara delik türü, genellikle bir galaksinin merkezinde bulunan ve kütlesi güneş kütlesinin milyarlarca ila on milyarlarca katı olan "süper kütleli kara deliktir". Kesin olarak, bu süper kütleli kara deliklerin oluşumu henüz tam olarak anlaşılmamıştır. Ancak genellikle bunların çok küçük olmayan bir kütleye sahip bir yıldız kara delik olduğunu düşünüyoruz.Yıldızların ve kara deliklerin daha yoğun olduğu bir galaksinin merkezinde, birbirleriyle birleşerek diğer yıldızları yutup süper kütleli kara deliklere dönüşürler.
Daha tartışmalı görüş, ilkel kara deliklerin, erken evrendeki yüksek yoğunluklu dalgalanmalar altında oluşma ihtimalinin yüksek olduğudur. Bu mümkün olsa da, çok fazla ilkel kara delik oluşturmadan ilkel kara delikler üretebilen bir model bulmak şu anda zordur.
Son olarak, çok spekülatif bir kara delik var, yani Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda Higgs bozonuna benzer bir kütleye sahip küçük bir kara delik üretilebilir. Bu durum ancak evrenimizde ek boyutlar olduğunda geçerlidir. Ancak şu anda ek boyutlar bulamadık.
Kara deliklerin varlığını nasıl biliyoruz?
Kuramdan gerçeğe kara delikler hakkında pek çok gözlemsel kanıta sahibiz İlk başta, yerçekimi yoluyla kara delikler keşfettik. Örneğin Samanyolu'nun merkezinde ışıksız bir noktanın etrafında yüksek hızda dönen çok sayıda yıldız bulduk Yerçekimi yasasına göre bu merkez noktasının kütlesinin Güneş'in kütlesinin milyonlarca katı olduğunu bilebiliriz.
Örneğin, evrendeki galaksilerin merkezindeki daha büyük karadeliklerin bazıları, olağandışı etkinlikleri nedeniyle, bazı gözlemlenebilir optik etkiler de üretecekler.Örneğin, kara delikler maddeyi biriktirdikten sonra, birikme diskinde X ışınları yayacaklar ve merkezde yeniden oluşacaklar. Radyo kaynağı. Kara deliklerin bu özelliklerini şimdiye kadarki ilk kara delik fotoğrafını elde etmek için kullandık.
Hawking neden kara deliklerin olmadığını söylemişti?
Bu cümle biraz bağlam dışı. Aslında, Hawking'in ifade etmek istediği şey burada değil. Kara delikler gerçektir. Söylemek istediği şey, kara delik bilgi kaybı sorununu çözmek için kara deliklerin sonsuz bir olay ufkuna sahip olmadığına, ancak görünürde kısa bir ufka sahip olduğuna inanmasıdır. Ama tahmin ettiği buydu.
Kara delikler nasıl radyasyon yayar ve kütle kaybeder?
Kara delikler, kuantum etkileriyle radyasyon yayar. Bunun kütle çekiminin kuantum etkisi değil, maddenin kuantum etkisi olduğu unutulmamalıdır. Kuantum mekaniği, boşluğun boş olmadığına ve çok kısa bir süre içinde pozitif ve negatif sanal parçacık çiftlerinin oluşup yok olduğuna ve enerjinin evrene geri döndüğüne inanıyor, ancak bu kuantum etkisi kara deliğin görsel arayüzünün kenarında meydana gelirse, sanal parçacıklardan biri Kara deliğin içine düşecek ve başka bir sanal parçacık kara delikten enerji çalacak ve kaçmak için gerçek bir parçacık haline gelecek ve yakındaki anti-real parçacık yok olacak ve enerjiyi serbest bırakacak.
Kara deliklerin yaydığı radyasyon ilk olarak Stephen Hawking tarafından önerilmişti ve "Hawking radyasyonu" olarak adlandırılıyordu. Bu radyasyonun sıcaklığı kara deliğin kütlesi ile ters orantılıdır.Karadelik ne kadar küçükse, radyasyon sıcaklığı o kadar yüksek olur. Şu anda bildiğimiz yıldızlar ve süper kütleli kara delikler için, radyasyon sıcaklıkları kozmik mikrodalga arka plan radyasyonundan çok daha düşüktür, bu nedenle bu tür etkileri tespit etmek imkansızdır. Biz insanların gelecekte Hawking'in açıklamasını doğrulayamayabileceğimizi söylemek abartı olmaz.
Bilgi kaybı paradoksu nedir?
Bilgi kaybı paradoksuna Hawking radyasyonu neden olur. Bu radyasyon tamamen termal bir süreçtir, yani belirli bir sıcaklık dışında radyasyon tamamen rastgele olur. Üstelik bu radyasyonlar karadeliklerin oluşumu ve karadeliğe daha önce düşen nesneler hakkında herhangi bir bilgi içermiyor ancak karadelik radyasyon yaydığında kütle kaybediyor ve giderek küçülüyor. Sonunda, kara delik tamamen rastgele radyasyona dönüşecek. Yani karadeliğin daha önce nasıl oluştuğu ve karadeliğe düşen nesnelerin kaybolacağı hakkındaki bilgiler ancak kuantum mekaniği bunun olmasına izin vermiyor.
Bu nedenle, kara deliklerin buharlaşması, bildiğimiz kuantum teorisiyle tutarsızdır ve bazı tavizler vermeliyiz. Bu tutarsızlık bir şekilde ortadan kaldırılmalıdır. Çoğu fizikçi, çözümün Hawking radyasyonunun bu bilgiyi bir şekilde içermesi gerektiğine ya da bu bilginin kara delikten başka yollarla kaçabileceğine inanıyor.
Kara delik bilgi kaybı sorunu nasıl çözülür?
Bu tamamen fiziğin sınır meselesi ve aynı zamanda bilim tarafından tahrif edilemeyecek bir sorundur.İnsanlar birçok hipotez ileri sürmüşlerdir.Örneğin, bir kara delik başka bir boyuttaki bir beyaz deliğe bağlanabilir ve kara delikten giren maddenin bilgisi beyaz delikten olacaktır. Delik dışarı tükürür ve kara delik aslında bir solucan deliğinin girişidir, başka bir zaman ve uzaya bağlanır ve maddi bilgiler de ortaya çıkabilir. Bunlar, insanlarımızın doğrulama ve gözlemleme kapsamının ve yeteneğinin tamamen dışındadır. Şu anda bu spekülasyonlar anlamsız.
Dahası, Hawking, kendi çukurunu telafi etmek için, kara deliklerin aslında daha önce ihmal edilen bir bilgi saklama yöntemine sahip olduğunu öne sürdü. Aslında, maddi bilgiler kara delik ufkunda saklanır ve Hawking radyasyonunda küçük parçacık hareketlerine neden olabilir. Bu küçük değişikliklerde kaybolan konu hakkında bilgiler olabilir. Çok gizemli, hala doğrulanamıyor.
Yukarıdakiler kara deliklerle ilgili bazı sorular ... Şu anda kara deliklerin var olduğundan emin olabiliriz, onları evrende bulabiliriz ve ayrıca nasıl oluştuklarını ve sonunda nasıl ortadan kaybolduklarını da biliyoruz. Bununla birlikte, kara deliğe giren bilginin özel hedefi araştırılmayı beklemektedir!
