Thermodynamics ya Shimo Jeusi na Mionzi ya Hawking

Mashimo meusi hufanya kazi kama vitu vya kithermodynamics: eneo la upeo wake huchukua nafasi ya entropia na mvutano wake wa juu huchukua nafasi ya halijoto, na hesabu ya kiasi ya Hawking ilionyesha kuwa kweli hutoa mionzi na kuyeyuka polepole.

Definition

Thermodynamics ya shimo jeusi ni mfumo ambapo shimo jeusi hupewa entropia sawa na robo ya eneo lake la upeo katika vitengo vya Planck na halijoto inayolingana na mvutano wake wa juu, huku mionzi ya Hawking ikiwa ni utoaji wa joto unaofanya tafsiri hii ya kithermodynamics kuwa halisi.

Scope

Mada hii inahusu sheria nne za mekaniki ya shimo jeusi na mlinganisho wake na thermodynamics, entropia ya Bekenstein-Hawking inayolingana na eneo la upeo, halijoto na kuyeyuka kwa Hawking, sheria ya pili iliyopanuliwa, na mafumbo mazito, kitendawili cha habari na asili ya kimikroskopiki ya entropia ya shimo jeusi, ambayo matokeo haya huibua.

Core questions

• Kwa nini eneo la upeo wa shimo jeusi hufanya kazi kama entropia?
• Je, nadharia ya kiasi husababisha vipi shimo jeusi kutoa mionzi ya joto?
• Kitendawili cha habari kinafunua nini kuhusu mgongano kati ya mvutano na mekaniki ya kiasi?

Key concepts

• Sheria nne za mekaniki ya shimo jeusi
• Entropia ya Bekenstein-Hawking
• Halijoto ya Hawking
• Kuyeyuka kwa shimo jeusi
• Sheria ya pili iliyopanuliwa
• Kitendawili cha habari

Key theories

Sheria za mekaniki ya shimo jeusi na entropia

Eneo la upeo wa shimo jeusi halipungui kamwe na hutii sheria zinazofanana kimuundo na sheria za thermodynamics, na hivyo kumpelekea Bekenstein kupendekeza kuwa eneo linafanana na entropia, baadaye ikarekebishwa kwa usahihi na hesabu ya halijoto ya Hawking.

Mionzi ya Hawking

Kwa kutumia nadharia ya uga wa kiasi kwenye nafasi-wakati iliyopinda karibu na upeo, Hawking alionyesha kuwa shimo jeusi hutoa wigo wa joto kwenye halijoto inayolingana kinyume na uzito wake, hivyo hupoteza nishati na hatimaye kuyeyuka.

Clinical relevance

Thermodynamics ya shimo jeusi ni sehemu wazi kabisa inayojulikana ya mvutano, nadharia ya kiasi, na mekaniki ya takwimu; sheria ya entropia-eneo inahamasisha kanuni ya holografia na hesabu za nadharia ya nyuzi za hali ndogo, na kitendawili cha habari huongoza utafiti mwingi wa sasa kuelekea nadharia ya kiasi ya mvutano.

History

Mnamo 1972-1973 Bekenstein alidai kuwa mashimo meusi lazima yabeba entropia inayolingana na eneo ili kuokoa sheria ya pili, wakati Bardeen, Carter, na Hawking waliweka rasmi sheria za mekaniki ya shimo jeusi; ugunduzi wa Hawking wa 1974-1975 wa utoaji wa joto ulibadilisha mlinganisho kuwa thermodynamics halisi na kufungua kitendawili cha habari.

Debates

Kitendawili cha habari cha shimo jeusi

Ikiwa kuyeyuka kunazalisha mionzi ya joto tu, habari kuhusu kilichounda shimo jeusi inaonekana kupotea, ikipingana na umoja wa kiasi; mapendekezo kutoka holografia na mawasiliano ya AdS/CFT hadi hesabu za hivi karibuni za kisiwa yanaonyesha kuwa habari inahifadhiwa, lakini hakuna utaratibu wa makubaliano ulioanzishwa.

Key figures

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

Seminal works

• bekenstein1973
• hawking1975

Frequently asked questions

Je, mionzi ya Hawking imeonekana?

Sio kutoka kwa shimo jeusi la angani; halijoto iliyotabiriwa kwa mashimo meusi ya nyota na makubwa zaidi iko chini sana kuliko usuli wa mawimbi ya microwave ya ulimwengu, na kuifanya isionekane, ingawa mifumo ya maabara ya analogia imetoa tena athari ya msingi kwa upeo unaohusiana.

Kwa nini mashimo meusi madogo hutoa mionzi kwa nguvu zaidi?

Halijoto ya Hawking inalingana kinyume na uzito, hivyo mashimo meusi madogo yana joto zaidi na huyeyuka haraka, yakimaliza maisha yao kwa mlipuko mkali, wakati mashimo meusi makubwa yana baridi sana na huyeyuka kwa muda mrefu sana kuliko umri wa ulimwengu.