Một lỗ đen sẽ bốc hơi qua bức xạ Hawking trước khi bạn vượt qua chân trời sự kiện?

16

Phải mất một lượng thời gian vô hạn để một thứ gì đó vượt qua chân trời sự kiện của một lỗ đen từ góc nhìn của một ai đó bên ngoài chân trời sự kiện. Các lỗ đen cũng bốc hơi sau một khoảng thời gian hữu hạn từ góc nhìn của người ngoài do bức xạ Hawking.

Điều này có nghĩa là bạn sẽ không bao giờ thực sự đến được chân trời sự kiện nếu bạn rơi vào hố đen vì lỗ đen sẽ bốc hơi?

black-hole  hawking-radiation 
— Thomas
nguồn
2
Nói rõ hơn, nếu bạn rơi vào một hố đen, bạn sẽ rơi vào và gặp sự kỳ dị từ lâu trước khi nó bốc hơi, những gì xảy ra với người rơi vào và những gì người bên ngoài nhìn thấy là 2 quan điểm rất khác nhau của cùng một sự kiện .
— dùngLTK
4
Như userLTK chỉ ra, "lượng thời gian vô hạn để một thứ gì đó vượt qua chân trời sự kiện" chỉ liên quan đến một người quan sát đang quan sát một vật thể rơi vào. Đối tượng thực sự "rơi" không gặp phải vấn đề này nên câu hỏi của bạn là không cần thiết. Bên cạnh đó, logic nên chỉ ra rằng nếu điều đó là đúng, không có gì có thể rơi vào lỗ đen và do đó, không có lỗ đen nào có thể hình thành hoặc phát triển lớn hơn.
— zephyr
1
@zephyr Đây là một điểm gây nhầm lẫn lớn và không ai chắc chắn làm thế nào để giải quyết nó. Nó chưa có câu trả lời hoàn chỉnh.
— Ngài Cumference
2
— peterh - Phục hồi Monica
1
Tôi đã bỏ phiếu để bỏ ngỏ câu hỏi này - đó là câu hỏi khác nên được đóng lại dưới dạng trùng lặp, các phần của câu hỏi đã được sao chép trực tiếp từ câu hỏi này.
— Chappo nói phục hồi Monica

Câu trả lời:

6

Tôi đã hỏi câu hỏi này cho một vài nhà vật lý vài ngày trước. Những bộ óc vĩ đại nghĩ giống nhau, nhỉ?

Đầu tiên, hãy nhớ rằng bức xạ Hawking chỉ là giả thuyết. Nó không phải là lý thuyết. Nếu chúng ta tin tưởng vào giả thuyết đó, đây là những gì chúng ta có thể nhận được.

Trong thuyết tương đối rộng, các lỗ đen có thể được mô tả thông qua một số phép tính gần đúng. Ví dụ: giải pháp Schwarzschild cho lỗ đen mô tả nó như một vật thể vĩnh cửu - không phải là thứ tồn tại trong một số thời điểm và không tồn tại cho người khác. Theo giải pháp này, chân trời sự kiện phải luôn tồn tại và phải tồn tại mãi mãi.

Các lỗ đen Schwarzschild xấp xỉ các lỗ đen rất chính xác, nhưng như bạn có thể nói, chúng không giải thích được lỗ đen có thể hình thành như thế nào và (giả sử bức xạ Hawking là có thật) chúng không giải thích được cuối cùng chúng có thể bốc hơi như thế nào.

Tất nhiên, giải pháp đó sẽ không giúp chúng tôi. Tôi đã tiếp tục tìm kiếm một mô tả chính xác một lỗ đen bốc hơi, có thể tạo được, nhưng tôi không tìm thấy gì. Kết luận mà tôi đã đưa ra, cùng với những người tôi đã hỏi, là câu hỏi của chúng tôi có một vấn đề lớn: bức xạ Hawking được giải thích thông qua lý thuyết trường lượng tử.

Do đó, bạn không thể đơn giản sử dụng giải pháp GR cho lỗ đen; bạn sẽ cần một số hỗn hợp không linh hoạt của lý thuyết trường lượng tử và thuyết tương đối rộng (hãy nhớ rằng cả GR và QFT đều không tương thích trong nhiều tình huống).

Cuối cùng, tất cả bắt nguồn từ việc chúng ta thực sự biết gì về các lỗ đen. Thật sự không thể xác định giải pháp nào là tốt nhất và việc chúng tôi không thể điều hòa QFT với GR đặt ra một vấn đề lớn. Câu trả lời tốt nhất tôi có thể đưa ra là "không ai thực sự biết điều gì sẽ xảy ra nếu bạn tiếp cận một lỗ đen".

Chúng tôi không biết liệu chúng tôi có đến được chân trời sự kiện hay không, chúng tôi không biết liệu lỗ đen có bốc hơi không. Chúng tôi chỉ đơn giản là không hiểu họ đủ rõ để biết giải pháp nào sẽ hoạt động hoặc cách chúng tôi sẽ đưa QFT vào đó. Nếu bằng cách nào đó chúng tôi đã xoay sở để tìm ra một xấp xỉ kết hợp đúng GR và QFT, tôi giả sử (nhưng đừng trích dẫn tôi về điều này), tình huống bạn mô tả sẽ có thể xảy ra.

Nếu có thể, bằng cách này, sau đó chúng tôi có thể tự tin nói rằng một lỗ đen có kích thước bất kỳ có thể xé toạc bạn thông qua các lực thủy triều. Các lực thủy triều trở nên yếu hơn khi kích thước của lỗ đen tăng lên, do đó, người ta sẽ cho rằng một lỗ đen đủ lớn sẽ không làm bạn gục ngã.

Tuy nhiên, nếu chúng ta tính đến bức xạ Hawking và nếu kịch bản đề xuất của bạn thực sự chính xác, lỗ đen sẽ co lại khi nó bay hơi. Vì nó sẽ nhỏ hơn với tốc độ nhanh hơn khi chúng ta tiếp cận chân trời sự kiện, nó sẽ sớm đủ nhỏ để tách chúng ta ra.

— Ngài Căng thẳng
nguồn
2
Vì vậy, giả sử (giả định LỚN) rằng tất cả những điều này diễn ra theo cách này và bằng cách nào đó chúng ta có thể sống sót qua các lực thủy triều, liệu chúng ta có thể chứng kiến ​​chân trời sự kiện liên tục thu hẹp lại khi chúng ta tiếp cận cho đến khi nó biến mất hoàn toàn? Và sau đó, tại thời điểm đó, chúng ta sẽ nhận thấy rằng trong một vài khoảnh khắc (theo quan điểm của chúng ta), lỗ đen biến mất, phần còn lại của Vũ trụ có tuổi đời hàng tỷ năm?
— gọi là2voyage
@ gọi là 2voyage tôi cho là? Chúa biết điều gì sẽ thực sự xảy ra, nhưng giả định của tôi là có. Nhưng ngay cả khi bạn bằng cách nào đó sống sót qua sức mạnh ngày càng tăng của lực thủy triều, bạn sẽ phải đối phó với sức nóng cực độ từ đĩa bồi tụ và từ trường cực kỳ mạnh.
— Ngài Cumference
Tôi yêu cầu bởi vì giải pháp đó nghe có vẻ rất khủng khiếp giống như một lỗ sâu đục một chiều cho tương lai.
— gọi là2voyage
@ gọi2voyage Đó chỉ là cách hoạt động của sự giãn nở thời gian. Sẽ giống như vậy nếu bạn tiếp tục tiến gần đến tốc độ ánh sáng - thời gian của bạn sẽ tiến triển chậm hơn so với phần còn lại của Vũ trụ và thời gian của Vũ trụ sẽ tiến triển nhanh hơn so với bạn. Một lỗ đen không có khả năng du hành thời gian kỳ diệu, nó chỉ sử dụng sự giãn nở thời gian hấp dẫn. Tất cả các vật thể có trọng lực đều áp dụng sự giãn nở thời gian hấp dẫn, nhưng các lỗ đen sẽ tiếp tục làm giãn thời gian của bạn đến vô cùng khi bạn tiếp cận chân trời sự kiện của chúng.
— Ngài Cumference
Phải, nhưng trong trường hợp này bạn không bao giờ vượt qua chân trời, bạn chỉ kết thúc trong tương lai.
— gọi là2voyage
2

Như đã được đề cập trong một bình luận của @zephyr, vấn đề thời gian vô hạn thực sự không phải là vấn đề.

Khi bạn di chuyển đến gần một lỗ đen, thời gian tương đối với quan điểm của bạn sẽ không thay đổi theo cùng một cách với khung tham chiếu khác.

Nhìn vào tình huống của bạn, mọi thứ sẽ diễn ra trong "thời gian thực", tuy nhiên, mọi thứ quan sát về bạn và tình huống của bạn sẽ mất "và số lượng giây vô hạn trong một giây để trôi qua."

Đây cũng là một vấn đề gây tranh cãi bởi vì đã có các phép đo và có thể là các quan sát (tôi phải kiểm tra thực tế điều này) các ngôi sao "rơi" vào các lỗ đen. Vì vậy, thời gian vô hạn từ quan điểm bên ngoài quan sát cũng không thể.

Nói tóm lại, cách tốt nhất để trả lời câu hỏi của bạn mà không đi sâu vào lý thuyết, giả thuyết hay khoa học điên rồ, chỉ đơn giản là nói: Không, điều đó không có nghĩa như vậy.

— LaserYeti
nguồn
2
Nếu chúng ta quan sát thấy một ngôi sao rơi vào lỗ đen (tôi phải tự kiểm tra), điều đó không có nghĩa là chúng ta đã quan sát ngôi sao chạm tới chân trời sự kiện. Chúng ta có thể thấy ngôi sao bị xé toạc. Nó dường như tiếp cận một cách tùy tiện gần với chân trời sự kiện, đến mức dường như nó sẽ biến mất, mà không bao giờ thực sự đạt đến chân trời sự kiện từ một khung tham chiếu bên ngoài. Tất cả khối lượng / năng lượng của bất cứ thứ gì rơi vào lỗ đen dường như có thể bị "lơ lửng" ngay phía trên chân trời sự kiện, với tốc độ rõ ràng của nó gần như bằng không. (Hoặc tôi sai.)
— Keith Thompson
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookie và Chính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.