ब्लैक होल के घटना क्षितिज पर हॉकिंग विकिरण नहीं होता है

[ यह पोस्ट सबीना होसेनफेलर के एक लेख का अनुवाद है ]

स्टीफन हॉकिंग का "ब्रीफ हिस्ट्री ऑफ टाइम" उन पहले गैर-फिक्शन किताबों में से एक था, जिन्हें मैंने पढ़ा और मुझे इससे नफरत थी। मुझे इससे नफरत थी क्योंकि मुझे समझ नहीं आया। इस पुस्तक से निराशा एक मुख्य कारण बन गया कि मैं भौतिक विज्ञानी क्यों बना - ठीक है, कम से कम मुझे पता है कि इसके लिए किसे दोषी ठहराया जाए।


लगभग। अनुवाद: मैंने लिंक और कुछ चित्र जोड़े, और पाठ का एक हिस्सा भी हटा दिया जो विशेष रूप से मामले के लिए प्रासंगिक नहीं था (पाठ में स्थान नोट किया गया है)।

मूल पोस्ट एक आदर्श कथा संरचना का दावा नहीं कर सकता है जिसे मैंने नहीं बदला। लेकिन समस्या बहुत महत्वपूर्ण और प्रासंगिक है, और इसकी चर्चा और स्पष्टीकरण के लिए सबीना शैली की त्रुटियों को माफ कर सकती है।

ईथन के अनुवाद के हालिया प्रकाशन पर पोस्ट को एक विस्तारित टिप्पणी माना जा सकता है।


मैंने इस पुस्तक से घृणा करना बंद कर दिया - मुझे स्वीकार करना चाहिए, हॉकिंग के सुझाव के साथ, भौतिक विज्ञान की मूलभूत समस्याओं (ब्लैक होल से संबंधित) में आम जनता की रुचि थी। लेकिन समय-समय पर मैं अभी भी लानत पुस्तक हिट करना चाहता हूं। इसलिए नहीं कि मैं उसे नहीं समझता, बल्कि इसलिए कि उसने इतने लोगों को समझा दिया है कि वे उसे समझें।

इस पुस्तक में, हॉकिंग ने ब्लैक होल के वाष्पीकरण का एक सुरुचिपूर्ण चित्र चित्रित किया, जो अब हर जगह उपयोग किया जाता है। उनके विचार में, ब्लैक होल वाष्पित हो जाते हैं, क्योंकि क्षितिज के पास उत्पन्न होने वाले आभासी कणों के जोड़े ज्वारीय बलों द्वारा फट जाते हैं। कणों में से एक घटना क्षितिज से परे दिखाई देता है, और एक ब्लैक होल में गिरता है, और दूसरा बाहर निकल जाता है। नतीजतन, एक ब्लैक होल लगातार घटना क्षितिज पर कणों का उत्सर्जन करता है। यह सरल है, यह सहज है, और यह पूरी तरह से असत्य है।



इस तरह की व्याख्या एक सरल चित्रण है, और नहीं। वास्तविकता में - आप आश्चर्यचकित नहीं होंगे - स्थिति अधिक जटिल है।

कण जोड़े - जहां तक ​​यह क्वांटम भौतिकी में कणों के बारे में बात करने के लिए समझ में आता है - अंतरिक्ष में स्थानीयकृत नहीं हैं। वे एक ब्लैक होल के त्रिज्या ( लगभग) की तुलना में अंतरिक्ष के एक क्षेत्र पर "स्मियर" कर रहे हैं । एक परमाणु के नाभिक के चारों ओर एक विशिष्ट कक्षा में इलेक्ट्रॉन कैसे नहीं चलता है, इस पर कुछ बिंदु पर है, लेकिन नाभिक के चारों ओर "स्मियर" है । कणों के जोड़े अंक के रूप में प्रकट नहीं होते हैं, लेकिन बादलों के रूप में, ब्लैक होल के चारों ओर धुंधले होते हैं, और वे केवल ब्लैक होल के त्रिज्या के बराबर दूरी पर अलग होते हैं। गैर-विशेषज्ञों के लिए हॉकिंग ने जो चित्र चित्रित किया है, वह किसी भी गणित द्वारा समर्थित नहीं है। इसमें सच्चाई का एक तत्व है, लेकिन इसे बहुत गंभीरता से नहीं लिया जाना चाहिए - यह कई गलत धारणाओं का स्रोत बन सकता है।

तथ्य यह है कि हॉकिंग की व्याख्या सटीक नहीं है - नया नहीं है क्योंकि 70 के दशक की शुरुआत में यह ज्ञात है कि हॉकिंग विकिरण क्षितिज पर नहीं होता है। पहले से ही बिरेल और डेविस (1984) की पाठ्यपुस्तक में यह स्पष्ट रूप से लिखा गया है कि अगर हम क्षितिज पर विकिरण की घटना को मानते हैं और समय में विपरीत दिशा में विकिरण की प्रक्रिया पर विचार करते हैं: घटना के क्षितिज से दूर जाने वाले कणों को ट्रैक करना और आवृत्ति (" ब्लू शिफ्ट ") को बढ़ाना। यह घटना क्षितिज के पास के क्षेत्र का सही विवरण नहीं देगा। सही दृष्टिकोण अलग होगा: जन्म के समय हॉकिंग जोड़ी के कण "स्मीयर" होते हैं और एक-दूसरे के साथ मिश्रित होते हैं, जिससे हम उन्हें स्थानीय अर्थों में "कण" के रूप में बोल सकते हैं ( हमारा मतलब जीआर, लगभग के दृष्टिकोण से समन्वय प्रणाली स्थानीय है। । )। इसके अलावा, किसी को पल-पल के टेंसर जैसे अवलोकनीय मात्रा पर ईमानदारी से विचार करना चाहिए।

घटना क्षितिज से एक निश्चित दूरी पर जोड़े की उपस्थिति की धारणा उस पहेली को हल करने के लिए आवश्यक थी जिसे भौतिकविदों ने 70-80 के दशक में हैरान कर दिया था। दूर से देखने पर ब्लैक होल का विकिरण तापमान बहुत कम होता है। लेकिन ब्लैक होल के आकर्षण से बचने के लिए इस विकिरण के लिए शुरुआत में क्षितिज के पास भारी ऊर्जा होनी चाहिए। और फिर एक ब्लैक होल में गिरने वाला एक पर्यवेक्षक इस तरह की ऊर्जा वाले क्षेत्र से गुजरते हुए राख में बदल जाएगा। यह बदले में समानता के सिद्धांत का उल्लंघन करता है, जिसके अनुसार एक ब्लैक होल में गिरने वाले पर्यवेक्षक को क्षितिज को पार करते समय कुछ भी असामान्य नहीं दिखना चाहिए।

इस समस्या को हल करने के लिए, एक को ध्यान में रखना चाहिए कि विकिरण को क्षितिज से ही आने के रूप में नहीं माना जा सकता है। अगर हम ईमानदारी से क्षितिज के पास ऊर्जा-गति टेंसर की गणना करते हैं , तो यह पता चलता है कि यह काफी छोटा है और क्षितिज को पार करते समय बना हुआ है। वास्तव में, यह इतना छोटा है कि गिरने वाला पर्यवेक्षक केवल ब्लैक होल के त्रिज्या (जो कि स्पेस-टाइम वक्रता के आकार का भी है) के समतुल्य दूरी पर समतल स्थान के साथ अंतर को नोटिस कर सकता है। तब सब कुछ परिवर्तित हो जाता है, और समानता के सिद्धांत का कोई उल्लंघन नहीं होता है।



[मुझे पता है कि यह सब लगता है जैसे कि फ़ायरवॉल मुद्दा मैंने पहले चर्चा की थी, लेकिन यह थोड़ा अलग प्रभाव है। (नोट: अगर हम उत्सर्जित कण और ब्लैक होल में गिरे हुए हैं, के बीच उलझाव पर विचार करते हैं, तो फ़ायरवॉल समस्या उत्पन्न होती है। क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांतों को संतुष्ट करने के लिए, इन सहसंबंधों को नष्ट कर दिया जाना चाहिए। जब ​​सहसंबंध नष्ट हो जाते हैं, तो विशाल ऊर्जा जारी होती है जो क्षितिज पर एक "अग्नि दीवार" का निर्माण करती है।) क्षितिज के पास गणना करते समय यह विभिन्न समस्याओं का कारण बनता है। फ़ायरवॉल के विचार की आलोचना इस आधार पर की जा सकती है कि फ़ायरवॉल के बारे में मूल लेख में ऊर्जा-गति टेंसर की गणना नहीं की गई थी। दूसरों के विपरीत , मुझे नहीं लगता कि यह समस्या है।]

गणना द्वारा समर्थित वास्तविक कारण, यह है कि कण ब्लैक होल द्वारा उत्सर्जित होते हैं क्योंकि एक कण की अवधारणा अलग-अलग पर्यवेक्षकों के लिए अलग-अलग होती है।

हम इस तथ्य के लिए उपयोग किए जाते हैं कि कण या तो हमारे साथ स्थित है या नहीं स्थित है। हालाँकि, यह तब तक ही सही है जब तक हम एक दूसरे के सापेक्ष समान रूप से आगे बढ़ते हैं। यदि पर्यवेक्षक (हम) में तेजी आती है, तो उसके लिए एक कण की परिभाषा बदल जाती है। वर्दी गति के साथ पर्यवेक्षक के लिए एक खाली वैक्यूम जैसा दिखता है त्वरण के दौरान कणों से भरा होता है। इस आशय का नाम बिल उरुह के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने ब्लैक होल रेडिएशन की हॉकिंग परिकल्पना के साथ इसे लगभग एक साथ प्रस्तावित किया था। प्रभाव हमारे सामान्य त्वरण के लिए बहुत छोटा है, और हम इसे कभी नोटिस नहीं करते हैं।

Unruh प्रभाव हॉकिंग ब्लैक होल वाष्पीकरण प्रभाव से निकटता से संबंधित है। जब ब्लैक होल उत्पन्न होते हैं, तो ब्लैक होल में ढहने से पदार्थ गतिशील स्थान-समय बनाता है, जो अतीत और भविष्य में पर्यवेक्षकों के बीच तेजी लाता है। इसके परिणामस्वरूप, पदार्थ के ढहने के आस-पास का स्पेस-टाइम, जिसमें एक ब्लैक होल की उपस्थिति से पहले कण नहीं थे, पतन के देर के चरणों में थर्मल विकिरण से भर जाता है। यही है, हॉकिंग विकिरण एक ही वैक्यूम है जो मूल रूप से ढहने वाले पदार्थ ( लगभग सटीक रूप से Unruh प्रभाव की तरह, निर्वात से भरा होने पर विकिरण विकिरण से भरा होता है ) को घेर लेता है ।

यह ब्लैक होल विकिरण का स्रोत है: एक कण की बहुत परिभाषा पर्यवेक्षक पर निर्भर करती है। हॉकिंग चित्र जितना सरल नहीं है, लेकिन बहुत अधिक सटीक है।

क्षितिज पर कण-प्रतिपक्षी जोड़े की हॉकिंग की तस्वीर इतनी आश्चर्यजनक रूप से लोकप्रिय हो गई है कि अब भी कुछ भौतिकविदों का मानना ​​है कि वास्तव में ऐसा ही होता है ( नोट। सबीना के पोस्ट के लिए, मैंने खुद ही अपनी शर्म के बारे में सोचा था )। तथ्य यह है कि विकिरण की नीली पारी जब अनंत से क्षितिज तक समय में इसके प्रसार पर विचार करती है, तो क्षितिज पर इतनी ऊर्जा मिलती है कि साहित्य में खो गया है। दुर्भाग्य से, बीएच से दूर हॉकिंग कणों के प्रवाह के बीच संबंधों की गलतफहमी और घटना क्षितिज के पास गलत निष्कर्ष पर पहुंचाता है कि यह प्रवाह वास्तव में की तुलना में बहुत मजबूत है। उदाहरण के लिए, इसने मर्सिनी-ह्यूटन को सबूत जुटाने में त्रुटियों के लिए प्रेरित किया कि ब्लैक होल बिल्कुल मौजूद नहीं हैं।

( नोट। इसके अलावा, लेख को पठनीयता के लिए छोटा किया जाता है, मूल पोस्ट "दूरी पर डरावना कार्रवाई" पुस्तक की गणना करता है और गणना करता है कि हॉकिंग विकिरण की सटीक दूरी जिस पर - कई BH राड तक - गणना की जाती है और प्रभाव के स्रोत पर विस्तार से चर्चा की जाती है )

यदि हॉकिंग की पुस्तक ने मुझे एक बात सिखाई, तो यह है कि चिपचिपा दृश्य रूपक एक आशीर्वाद के रूप में एक अभिशाप हो सकता है।