Stephen Hawking: Fekete lyukak entrópiája

Örökmozgók, 100% feletti hatásfok
Szilágyi András
*
*
Hozzászólások: 6434
Csatlakozott: 2009.12.05. 09:31
Tartózkodási hely: Budapest

Stephen Hawking: Fekete lyukak entrópiája

Hozzászólás Szerző: Szilágyi András » 2018.03.15. 13:20

Hawking leghíresebb és legfontosabb eredménye a fekete lyukak entrópiájával kapcsolatos. A fekete lyukakat már jóval Hawking előtt leírták az általános relativitáselmélettel mint gravitáló ponttömegre vonatkozó megoldást. Eszerint viszont a fekete lyuknak (adott tömegre, spinre, töltésre) csak egy állapota van, vagyis entrópiája nulla. Ez azért probléma, mert akkor ha a fekete lyukba bedobunk egy nemnulla entrópiájú dolgot, akkor ezzel az Univerzum entrópiája csökkenne, ami ellentmond a termodinamika 2. főtételének.

Ezért aztán megszületett a feltevés, hogy a fekete lyuknak mégiscsak kell, hogy legyen entrópiája, bár nem tudjuk, az honnan származik. Csakhogy ha van entrópiája, akkor van hőmérséklete is, akkor pedig sugároznia is kell. Viszont a fekete lyukból elvileg semmi sem jöhet ki, hiszen ezért fekete lyuk. Hawking volt az, aki rájött, hogyan lehet ezt az ellentmondást feloldani. A kvantumtérelméletet alkalmazta a fekete lyuk szélénél lévő régióra, az eseményhorizonton kívül. Rájött, hogy az üres tér (vákuum) kvantumtereinek konfigurációja más a fekete lyuk szélénél, mint a fekete lyuktól távol: a fekete lyuk által meggörbített téridő távolról úgy néz ki, mint egy termikus sugárzást kibocsátó rendszer. Vagyis a téridő meggörbítése révén a fekete lyuk magát a vákuumot készteti sugárzásra. Ennek az energiáját pedig a fekete lyuk tömege szolgáltatja, így ez a folyamat (a Hawking-sugárzás) a fekete lyuk elpárolgásához vezet.

Még ma sem értjük pontosan a fekete lyuk entrópiájának az eredetét, de Hawking megmutatta, hogy ez valóban van, meglehetősen nagy, és arányos a fekete lyuk felületének nagyságával. Az általa végzett számítás azért is jelentős, mert sikerült összekapcsolnia az általános relativitáselméletet a kvantumtérelmélettel (ez a két elmélet sok tekintetben nem kompatibilis egymással, és csak speciális esetekben használhatók egyszerre).

A Hawking-sugárzást néha úgy szokták megfogalmazni, hogy virtuális részecskék párjai szétválnak: az egyik beesik a fekete lyukba, a másik megszökik. Ennél pontosabb, ha a vákuum megváltozásáról beszélünk.

A Hawking-sugárzás segítségével azt is meg lehet mutatni, hogy egy adott térfogat maximális entrópiája annyi, mint amennyi egy, az adott térfogatot kitöltő fekete lyuk entrópiája. Ez tehát az adott térfogat felületével arányos. Ebből következően ha egy adott térrész méretét minden irányban kétszeresére növelem, akkor a térfogata 8-szorosára, a maximális entrópiája (ezzel együtt az információtartalma) azonban csak a 4-szeresére nő. Tehát egy adott térfogatban lévő információ valamiképpen a felületén van kódolva, ez az ún. holografikus elv, amiről a húrelméletekben szokás beszélni, de ennek a jelentőségét az Univerzum szempontjából egyelőre nem értjük.

A Hawking-sugárzás felfedezése tehát egy igen jelentős mérföldkő a fizikában, ami valami nagyon mélyet mondhat az Univerzum működéséről, bár ezt még nem sikerült teljesen megfejteni.

A fekete lyuk entrópiája:
ahol a Boltzmann-állandó, a fekete lyuk felülete, a Planck-hossz.

con
Hozzászólások: 122
Csatlakozott: 2017.01.13. 12:35

Stephen Hawking: Fekete lyukak entrópiája

Hozzászólás Szerző: con » 2018.03.15. 16:21

A Hawking-sugárzást néha úgy szokták megfogalmazni, hogy virtuális részecskék párjai szétválnak: az egyik beesik a fekete lyukba, a másik megszökik.
Ez az un. Penrose folyamat. De ismeretterjesztő írásaiban még Hawking is ezzel az egyszerűsített képpel demonstrálta, mert a vákuummegoldás horizont közeli torzulása alig szemléltethető.

Avatar
szabiku
Hozzászólások: 847
Csatlakozott: 2016.12.22. 01:27

Stephen Hawking: Fekete lyukak entrópiája

Hozzászólás Szerző: szabiku » 2018.03.18. 16:19

Szilágyi András írta:A Hawking-sugárzás felfedezése ...
Az én véleményem az, hogy ez még egy nagyon kérdőjeles dolog. Szó sincs felfedezésről. (A felfedezés kijelentéséhez a pozitív megfigyelések is elengedhetetlenül szükségesek, amik még egyáltalán nincsenek.) Ez csupán egy elméleti elképzelés. Nyilván a két nagy uralkodó elméletnek, a relativitáselméletnek és a kvantumelméletnek, az összeférhetetlenségük folytán vannak ellentmondásokat jelentő álláspontjaik. Ez a termodinamika (egy köztes statisztikus fizika) elméleti területén szabályellenességhez vezet, melynek a feloldhatatlansága akár meg is maradhat, ha nincs megfelelő elméleti egyesítés.

Avatar
Aku-Aku
Hozzászólások: 265
Csatlakozott: 2011.08.12. 20:05

Stephen Hawking: Fekete lyukak entrópiája

Hozzászólás Szerző: Aku-Aku » 2018.03.18. 21:08

szabiku írta:
Szilágyi András írta:A Hawking-sugárzás felfedezése ...
Az én véleményem az, hogy ez még egy nagyon kérdőjeles dolog. Szó sincs felfedezésről. (A felfedezés kijelentéséhez a pozitív megfigyelések is elengedhetetlenül szükségesek, amik még egyáltalán nincsenek.) Ez csupán egy elméleti elképzelés.
Legyünk már annyira jók Hawking-hoz, hogy a két dolgot összevonjuk, és azt mondjuk:
Hawking felfedezett egy elméletet.
OK, a dolgot tovább nem ragozva?

Avatar
szabiku
Hozzászólások: 847
Csatlakozott: 2016.12.22. 01:27

Stephen Hawking: Fekete lyukak entrópiája

Hozzászólás Szerző: szabiku » 2018.03.20. 18:42

Szerintem a Hawking-sugárzás nem létezik.

G.Á
Hozzászólások: 75
Csatlakozott: 2017.06.23. 22:11

Stephen Hawking: Fekete lyukak entrópiája

Hozzászólás Szerző: G.Á » 2018.03.20. 20:17

Ezt a véleményedet már nem először implikálod.
Marhára komplikáltnak tűnik ez az egész Hawking-radiation, nem lehet, hogy ez csak valami mély fekete lyukba zuhanás előli menekülés kényszerképzete volt? És csak pl. karaktertiszteletből elfogadott, amolyan fizikusi szívlelés?
Nemrég belenéztem a fekete lyukak Hawking-sugárzásának elméletébe, és annyira elvetemült, hogy szerintem eléggé nagyon valószínű, hogy nem is igaz. Én azt gondolom, hogy csupán méltányosságból, valamint az elméletegyesítési vágy miatt nem kezdték ki ezt az elképzelést.
De ha egyszer nem tudjuk hogy létezik-e, akkor nincs ezen mit kikezdeni, legfeljebb a kísérleti ellenőrzés lehetőségeiről érdemes beszélni.

Avatar
szabiku
Hozzászólások: 847
Csatlakozott: 2016.12.22. 01:27

Stephen Hawking: Fekete lyukak entrópiája

Hozzászólás Szerző: szabiku » 2018.03.20. 22:28

A "kikezdeni"-t szlengesen úgy értettem, hogy elméletileg megcáfolgatni innen-onnan. Ha túl sok irányból kritizálható, illetve erős ellenérvek merülnek fel az egyébként saját érvényességi területükön helytálló alapvető elméletek felől, akkor szerintem az vészesen nagy kérdőjelességet jelent.

Ha nem tekintenénk szegény Hawking-et (nyugodjon békében), akkor szerintem igen furcsának tűnő az, hogy mekkora elfogadottsággal, sőt, jóformán tényként hirdetik ezt az egész fekete lyuk "párolgást". Ideje lenne most már szigorúbbra fogni a tudomány álláspontját. Már többször hangsúlyoztam, hogy egy kellően racionális tudományban, mely a fizikai természetet modellezi, nincs helye semmilyen (emberi vagy nem emberi) érzelemnek. Ettől persze még lehet szeretni ezeket a dolgokat, de ennek nem szabad semmilyen befolyásának lennie a fizikára, hiszen ilyen visszacsatolás nincs a természetben, ezért ennek tilos lennie, tilos hatnia.

Avatar
szabiku
Hozzászólások: 847
Csatlakozott: 2016.12.22. 01:27

Stephen Hawking: Fekete lyukak entrópiája

Hozzászólás Szerző: szabiku » 2018.03.20. 22:36

G.Á írta:... a kísérleti ellenőrzés lehetőségeiről érdemes beszélni.
Két éve kb.:
https://index.hu/tudomany/2016/04/26/ig ... lyukakrol/

Nekem ez valami összeerőltetésnek tűnik (hamis hasonlatosság), és véleményem szerint a két dolognak köze sem lehet egymáshoz.

idegen
Hozzászólások: 821
Csatlakozott: 2015.04.10. 23:21

Stephen Hawking: Fekete lyukak entrópiája

Hozzászólás Szerző: idegen » 2018.09.05. 22:10

G.Á írta:
2018.03.20. 20:17
De ha egyszer nem tudjuk hogy létezik-e, akkor nincs ezen mit kikezdeni
Már hogyne lehetne ezzel mit kezdeni?Azt sem tudjuk hogy létezik-é vagy sem?Akkor egyszerű a képlet:Ami létezik azt lehet bizonyítani,ami nem létezik azt nem.
G.Á írta:
2018.03.20. 20:17
legfeljebb a kísérleti ellenőrzés lehetőségeiről érdemes beszélni.
Fekete lyukak kísérleti ellenőrzése???Ez valami vicc?
Einstein és Hawking(nyugodjanak békében)...jó sok baromságot összelapátoltak.

Avatar
szabiku
Hozzászólások: 847
Csatlakozott: 2016.12.22. 01:27

Stephen Hawking: Fekete lyukak entrópiája

Hozzászólás Szerző: szabiku » 2018.09.06. 22:48

Olyan vagy, mint a hupikék törpikékben Dulifuli.

Válasz küldése