ব্ল্যাক হোল থার্মোডাইনামিক্স এবং হকিং রেডিয়েশন

ব্ল্যাক হোলগুলি তাপগতিবিদ্যাগত বস্তু হিসাবে আচরণ করে: তাদের দিগন্তের ক্ষেত্রফল এনট্রপির ভূমিকা পালন করে এবং তাদের পৃষ্ঠের মহাকর্ষ তাপমাত্রার ভূমিকা পালন করে, এবং হকিং-এর কোয়ান্টাম গণনা দেখিয়েছে যে তারা সত্যিই বিকিরণ করে এবং ধীরে ধীরে বাষ্পীভূত হয়।

Definition

ব্ল্যাক-হোল থার্মোডাইনামিক্স হল সেই কাঠামো যেখানে একটি ব্ল্যাক হোলকে প্ল্যাঙ্ক ইউনিটে তার দিগন্তের ক্ষেত্রফলের এক চতুর্থাংশের সমান এনট্রপি এবং তার পৃষ্ঠের মহাকর্ষের সমানুপাতিক তাপমাত্রা নির্ধারণ করা হয়, যেখানে হকিং রেডিয়েশন হল তাপীয় নির্গমন যা এই তাপগতিবিদ্যাগত ব্যাখ্যাকে বাস্তব করে তোলে।

Scope

এই বিষয়টি ব্ল্যাক-হোল মেকানিক্সের চারটি সূত্র এবং তাপগতিবিদ্যার সাথে তাদের সাদৃশ্য, দিগন্তের ক্ষেত্রফলের সমানুপাতিক বেকেনস্টাইন-হকিং এনট্রপি, হকিং তাপমাত্রা এবং বাষ্পীভবন, সাধারণীকৃত দ্বিতীয় সূত্র, এবং এই ফলাফলগুলি দ্বারা উত্থাপিত গভীর ধাঁধা, তথ্য প্যারাডক্স এবং ব্ল্যাক-হোল এনট্রপির আণবিক উৎস নিয়ে আলোচনা করে।

Core questions

• কেন একটি ব্ল্যাক হোলের দিগন্তের ক্ষেত্রফল একটি এনট্রপির মতো আচরণ করে?
• কীভাবে কোয়ান্টাম তত্ত্ব একটি ব্ল্যাক হোলকে তাপীয় বিকিরণ নির্গত করতে বাধ্য করে?
• তথ্য প্যারাডক্স মহাকর্ষ এবং কোয়ান্টাম মেকানিক্সের মধ্যে দ্বন্দ্ব সম্পর্কে কী প্রকাশ করে?

Key concepts

• ব্ল্যাক-হোল মেকানিক্সের চারটি সূত্র
• বেকেনস্টাইন-হকিং এনট্রপি
• হকিং তাপমাত্রা
• ব্ল্যাক-হোল বাষ্পীভবন
• সাধারণীকৃত দ্বিতীয় সূত্র
• তথ্য প্যারাডক্স

Key theories

ব্ল্যাক-হোল মেকানিক্স এবং এনট্রপির সূত্রাবলী

একটি ব্ল্যাক হোলের দিগন্তের ক্ষেত্রফল কখনও হ্রাস পায় না এবং তাপগতিবিদ্যার সূত্রগুলির সাথে কাঠামোগতভাবে অভিন্ন সূত্র মেনে চলে, যা বেকেনস্টাইনকে প্রস্তাব করতে পরিচালিত করে যে ক্ষেত্রফল এনট্রপির সমানুপাতিক, যা পরে হকিং-এর তাপমাত্রা গণনা দ্বারা সঠিকভাবে নির্ধারিত হয়।

হকিং রেডিয়েশন

একটি দিগন্তের কাছাকাছি বাঁকা স্থানকালে কোয়ান্টাম ফিল্ড তত্ত্ব প্রয়োগ করে, হকিং দেখিয়েছেন যে একটি ব্ল্যাক হোল তার ভরের ব্যস্তানুপাতিক তাপমাত্রায় একটি তাপীয় বর্ণালী নির্গত করে, তাই এটি শক্তি হারায় এবং অবশেষে বাষ্পীভূত হয়।

Clinical relevance

ব্ল্যাক-হোল থার্মোডাইনামিক্স হল মহাকর্ষ, কোয়ান্টাম তত্ত্ব এবং পরিসংখ্যানগত মেকানিক্সের সবচেয়ে স্পষ্ট পরিচিত মিলনস্থল; এনট্রপি-ক্ষেত্রফল সূত্র হলোগ্রাফিক নীতি এবং স্ট্রিং-তত্ত্বের মাইক্রোস্টেট গণনাকে অনুপ্রাণিত করে, এবং তথ্য প্যারাডক্স মহাকর্ষের একটি কোয়ান্টাম তত্ত্বের দিকে বর্তমান গবেষণার বেশিরভাগ অংশকে পরিচালিত করে।

History

১৯৭২-১৯৭৩ সালে বেকেনস্টাইন যুক্তি দিয়েছিলেন যে দ্বিতীয় সূত্রকে রক্ষা করার জন্য ব্ল্যাক হোলগুলিকে ক্ষেত্রফলের সমানুপাতিক এনট্রপি বহন করতে হবে, যখন বার্ডিন, কার্টার এবং হকিং ব্ল্যাক-হোল মেকানিক্সের সূত্রগুলিকে আনুষ্ঠানিক রূপ দেন; হকিং-এর ১৯৭৪-১৯৭৫ সালের তাপীয় নির্গমনের আবিষ্কার সাদৃশ্যটিকে প্রকৃত তাপগতিবিদ্যায় পরিণত করে এবং তথ্য প্যারাডক্স উন্মোচন করে।

Debates

ব্ল্যাক-হোল তথ্য প্যারাডক্স

যদি বাষ্পীভবন বিশুদ্ধভাবে তাপীয় বিকিরণ উৎপন্ন করে, তবে ব্ল্যাক হোলটি কী দ্বারা গঠিত হয়েছিল সে সম্পর্কে তথ্য হারিয়ে গেছে বলে মনে হয়, যা কোয়ান্টাম ইউনিটারিটির বিরোধিতা করে; হলোগ্রাফি এবং AdS/CFT সঙ্গতি থেকে সাম্প্রতিক আইল্যান্ড গণনা পর্যন্ত প্রস্তাবগুলি ইঙ্গিত করে যে তথ্য সংরক্ষিত থাকে, তবে কোনও ঐকমত্য প্রক্রিয়া প্রতিষ্ঠিত হয়নি।

Key figures

• Jacob Bekenstein
• Stephen Hawking
• Brandon Carter
• James Bardeen

Seminal works

• bekenstein1973
• hawking1975

Frequently asked questions

হকিং রেডিয়েশন কি পর্যবেক্ষণ করা হয়েছে?

একটি জ্যোতির্বিজ্ঞানের ব্ল্যাক হোল থেকে নয়; নাক্ষত্রিক এবং বৃহত্তর ব্ল্যাক হোলগুলির জন্য পূর্বাভাসিত তাপমাত্রা মহাজাগতিক মাইক্রোওয়েভ ব্যাকগ্রাউন্ডের চেয়ে অনেক কম, যা এটিকে সনাক্ত করা অসম্ভব করে তোলে, যদিও পরীক্ষাগার অ্যানালগ সিস্টেমগুলি সম্পর্কিত দিগন্তের জন্য অন্তর্নিহিত প্রভাবটি পুনরুত্পাদন করেছে।

কেন ছোট ব্ল্যাক হোলগুলি আরও শক্তিশালীভাবে বিকিরণ করে?

হকিং তাপমাত্রা ভরের ব্যস্তানুপাতিক, তাই ছোট ব্ল্যাক হোলগুলি উষ্ণতর হয় এবং দ্রুত বাষ্পীভূত হয়, একটি তীব্র বিস্ফোরণে তাদের জীবন শেষ করে, যেখানে বড় ব্ল্যাক হোলগুলি অত্যন্ত ঠান্ডা হয় এবং মহাবিশ্বের বয়সের চেয়ে অনেক বেশি সময় ধরে বাষ্পীভূত হয়।