เราทุกคนผิดเกี่ยวกับหลุมดำหรือไม่?


ตอนนี้คว้าตำราเรียนอุณหพลศาสตร์ค้นหากฎหมายและดูว่าคุณสามารถค้นหาข้อความจริงได้หรือไม่เมื่อคุณแทนที่คำศัพท์ทางอุณหพลศาสตร์ด้วยตัวแปรหลุมดำ ในหลายกรณีคุณสามารถทำได้และการเปรียบเทียบจะช่วยปรับปรุง

จากนั้นฮอว์คิงจะค้นพบรังสีฮอว์คิงซึ่งช่วยปรับปรุงการเปรียบเทียบ ณ จุดนี้นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่เริ่มอ้างความคล้ายคลึงกันว่ามันดีกว่าการเปรียบเทียบ – มันเป็นตัวตน! นั่นเป็นข้อเรียกร้องที่แข็งแกร่งและน่าประหลาดใจมาก มันบอกว่ากฎหลุมดำซึ่งส่วนใหญ่เป็นคุณสมบัติของรูปทรงเรขาคณิตของเวลา – อวกาศเป็นอย่างใดอย่างหนึ่งเหมือนกับหลักการทางกายภาพที่เป็นรากฐานของฟิสิกส์ของเครื่องยนต์ไอน้ำ

เนื่องจากตัวตนมีบทบาทอย่างมากในแรงโน้มถ่วงควอนตัมฉันต้องการพิจารณาการอ้างสิทธิ์นี้อีกครั้ง รากฐานของฟิสิกส์มีอยู่น้อยมาก

ดังนั้นกลไกทางสถิติสำหรับหลุมดำคืออะไร

นั่นเป็นคำถามที่ดี ทำไมอุณหพลศาสตร์ธรรมดาถึงถืออยู่? เรารู้ว่าระบบเทอร์โมไดนามิกส์แบบ macroscopic เหล่านี้ประกอบด้วยอนุภาค กฎของอุณหพลศาสตร์กลายเป็นคำอธิบายของการกำหนดค่าที่น่าจะเป็นสถิติมากที่สุดที่จะเกิดขึ้นจากมุมมองด้วยกล้องจุลทรรศน์

ทำไมอุณหพลศาสตร์ของหลุมดำจึงค้างอยู่? กฎหมายยังเป็นวิธีที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดในการที่หลุมดำจะทำงานหรือไม่? แม้ว่าจะมีการคาดเดาในทิศทางนี้ แต่เราก็ยังไม่มีความเข้าใจเกี่ยวกับฟิสิกส์ของหลุมดำ ขาดสิ่งนี้การอ้างสิทธิ์ตัวตนดูเหมือนน่าแปลกใจมากยิ่งขึ้น

อะไรทำให้คุณเริ่มคิดเกี่ยวกับการเปรียบเทียบ

หลายคนมีความกังวลว่าฟิสิกส์เชิงทฤษฎีนั้นมีการเก็งกำไรมากเกินไปหรือไม่ มีคำอธิบายมากมายเกี่ยวกับว่าโฮโลแกรมภูมิทัศน์ของสตริง – ทุกสิ่ง – ถูกโยงไว้เพียงพอที่จะทำการทดลอง ฉันมีความกังวลคล้ายกัน ดังนั้นปริญญาเอกเก่าของฉัน นักเรียนจอห์นโดเฮอร์ทีและฉันคิดว่ามันเริ่มต้นที่ไหน

ในใจของเรามันเริ่มต้นด้วยตัวตนที่อ้างสิทธิ์นี้ระหว่างหลุมดำและอุณหพลศาสตร์ เมื่อคุณดูในวรรณคดีคุณจะเห็นคนพูดว่า“ หลักฐานเพียงอย่างเดียวที่เรามีต่อแรงโน้มถ่วงควอนตัมคำใบ้ทึบเพียงอย่างเดียวคืออุณหพลศาสตร์หลุมดำ”

หากนั่นคือสิ่งสำคัญที่เราจะตีกลับเพราะแรงโน้มถ่วงควอนตัมเราควรตรวจสอบอย่างระมัดระวัง ถ้ามันกลายเป็นเงื่อนงำที่ไม่ดีบางทีมันอาจเป็นการดีกว่าที่จะกระจายการพนันของเราให้กว้างขึ้นเล็กน้อยแทนที่จะไปเล่นกับตัวตนนี้

รูปถ่าย: Peggy Peattie / Quanta Magazine

คุณเห็นปัญหาอะไรในการรักษาหลุมดำให้เป็นระบบเทอร์โมไดนามิกส์?

ฉันเห็นพื้นสาม ปัญหาแรกคือหลุมดำคืออะไร ผู้คนมักนึกถึงหลุมดำว่าเป็นทรงกลมสีเข้มเช่นในหนังฮอลลีวูดหรืออะไรบางอย่าง พวกเขากำลังคิดว่ามันจะเหมือนดวงดาวที่พังทลายลงมา แต่หลุมดำทางคณิตศาสตร์ซึ่งเป็นพื้นฐานของอุณหพลศาสตร์ของหลุมดำนั้นไม่ใช่วัตถุจากดาวฤกษ์ที่ยุบตัวลง นั่นเป็นสิ่งที่แปลกประหลาดทั้งหมด หลุมดำนั้นเหลืออยู่

หลุมดำไม่ใช่จุดแข็งที่ศูนย์กลาง ระบบเป็นช่วงเวลาที่แท้จริงทั้งหมด

ใช่มันเป็นความคิดระดับโลกสำหรับการพัฒนาอุณหพลศาสตร์ของหลุมดำซึ่งในกรณีนี้ระบบเป็นช่วงเวลาทั้งหมด

นี่คือวิธีคิดเกี่ยวกับความกังวลอีกวิธีหนึ่ง สมมติว่าดาวยุบลงและก่อตัวเป็นขอบฟ้าเหตุการณ์ แต่ตอนนี้ดาวดวงอื่นตกผ่านขอบฟ้าเหตุการณ์นี้และมันยุบดังนั้นมันจึงอยู่ในช่วงแรก คุณไม่สามารถคิดว่าแต่ละคนมีขอบฟ้าเล็ก ๆ ของตัวเองที่มีพฤติกรรมทางอุณหพลศาสตร์ มันเป็นเพียงเส้นขอบฟ้าเดียว

นี่คืออีก ขอบฟ้าเหตุการณ์เปลี่ยนแปลงรูปร่างขึ้นอยู่กับสิ่งที่กำลังจะถูกโยนลงไป มันมีญาณทิพย์ แปลก แต่ไม่มีอะไรน่ากลัวตราบใดที่เราจำได้ว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ถูกกำหนดไว้ทั่วโลกเท่านั้น ไม่ใช่ปริมาณที่สังเกตได้ในท้องถิ่น