Termodynamika černých děr

Termodynamika černých děr ve fyzice  je fenomenologický přístup ke studiu černých děr , založený na jejich popisu v podmínkách makroskopického přístupu podobného termodynamice . Úspěch tohoto přístupu je způsoben extrémní jednoduchostí rovnovážných černých děr, které mají malý počet stupňů volnosti .

Počáteční myšlenky týkající se aplikace termodynamiky při popisu černých děr vyjádřil Bekenstein v roce 1973 [1] . Vyjmenoval následující sadu vlastností černých děr:

Tyto vlastnosti jsou velmi podobné (a navíc matematicky ekvivalentní) principům termodynamiky (existence teploty , vztah mezi vnitřní energií a entropií a zákon rostoucí entropie). To znamená, že celý termodynamický aparát lze aplikovat na černou díru, pokud předpokládáme, že gravitační síla hraje roli teploty a povrchová plocha horizontu událostí je úměrná entropii.

Jednou z předpovědí této teorie byl závěr, že černé díry by měly mít konečnou teplotu a vyzařovat . Tento závěr je však ve zjevném rozporu s vlastností černé díry nevypouštět nic z pod horizontu událostí. Rozuzlení tohoto paradoxu dal Stephen Hawking [3] . Ukázal, že záření černé díry – později nazývané Hawkingovo záření  – vzniká v důsledku kvantových efektů a emitované částice neopouštějí horizont událostí, ale rodí se v jeho blízkosti. Intenzita záření vypočítaná Hawkingem se shodovala s intenzitou očekávanou na základě termodynamického přístupu. To bylo potvrzení, že termodynamika černých děr má skutečně skutečný fyzikální význam.

Poznámky

  1. ↑ Jacob D. Bekenstein. Černé díry a entropie   // Phys . Rev. D. - 1973. - Sv. 7 . - S. 2333-2346 . Archivováno z originálu 25. července 2008.
  2. ↑ I. D. Novikov, V. P. Frolov. § 11.2. povrchová gravitace. Hmotnostní vzorec // Fyzika černých děr . - M .: Nauka, 1986. - S.  254 . — 328 s.
  3. ↑ SW Hawking. Tvorba částic černými dírami  (anglicky)  // Comm. v matematice. Phys. - 1975. - Sv. 43 . - str. 199-220 . Archivováno z originálu 22. července 2020.

Odkazy