Paradygmat membranowy - Membrane paradigm

W czarną dziurę, teorii, czarna membrana paradygmat otwór jest uproszczony model przydatne do wizualizacji i obliczenie przewidywanych efektów według mechaniki kwantowej do zewnętrznych fizycznych czarnych dziur, bez użycia zasady lub obliczeń mechaniki kwantowej. Modeluje czarną dziurę jako cienką, klasycznie promieniującą powierzchnię (lub membranę ) na poziomie lub znikając blisko horyzontu zdarzeń czarnej dziury . Takie podejście do teorii czarnych dziur stworzyli Kip S. Thorne , RH Price i DA Macdonald.

Opór elektryczny

Thorne (1994) relacjonuje, że to podejście do badania czarnych dziur zostało zainicjowane przez uświadomienie sobie przez Hanni, Ruffiniego , Walda i Cohena we wczesnych latach siedemdziesiątych, że skoro naładowana elektrycznie peletka wpadła do czarnej dziury, dla odległej osoby z zewnątrz powinna nadal wyglądać tuż poza horyzontem zdarzeń, jeśli jego obraz się utrzymuje, linie jego pola elektrycznego również powinny się utrzymywać i powinny wskazywać położenie „zamrożonego” obrazu (1994, s. 406). Jeśli czarna dziura obraca się, a obraz peletki jest obracany, należy obrócić nią związane linie pola elektrycznego, aby uzyskać podstawowe efekty „elektrycznego dynama” ( patrz: teoria dynama ).

Dalsze obliczenia dostarczyły właściwości czarnej dziury, takich jak pozorny opór elektryczny (str. 408). Ponieważ te właściwości linii pola wydawały się widoczne aż do horyzontu zdarzeń, a ogólna teoria względności podkreślała, że ​​żadne dynamiczne interakcje zewnętrzne nie mogą rozciągać się przez horyzont, uznano za wygodne wynalezienie powierzchni na horyzoncie, do której można by powiedzieć, że należą do tych właściwości elektrycznych. .

Promieniowanie Hawkinga

Po wprowadzeniu do modelowania teoretycznych charakterystyk elektrycznych horyzontu, podejście membranowe zostało następnie wykorzystane do modelowania efektu promieniowania Hawkinga przewidywanego przez mechanikę kwantową .

W układzie współrzędnych odległego stacjonarnego obserwatora, promieniowanie Hawkinga jest zwykle opisywane jako kwantowo-mechaniczny efekt wytwarzania par cząstek (z udziałem wirtualnych cząstek ), ale dla stacjonarnych obserwatorów unoszących się bliżej dziury efekt ma wyglądać jak czysto konwencjonalny efekt promieniowania obejmujący cząstki rzeczywiste. W paradygmacie błony czarna dziura jest opisana tak, jak powinna być widziana przez tablicę tych stacjonarnych, zawieszonych nieinercjalnych obserwatorów, a ponieważ ich wspólny układ współrzędnych kończy się na horyzoncie zdarzeń (ponieważ obserwator nie może zgodnie z prawem unosić się nad horyzontem zdarzeń lub poniżej) zgodnie z ogólną teorią względności), to konwencjonalnie wyglądające promieniowanie jest opisywane jako emitowane przez dowolnie cienką powłokę gorącego materiału na poziomie lub tuż nad horyzontem zdarzeń, gdzie ten układ współrzędnych zawodzi.

Podobnie jak w przypadku elektryczności, paradygmat membranowy jest użyteczny, ponieważ efekty te powinny pojawiać się aż do horyzontu zdarzeń, ale GR nie pozwala na przechodzenie przez horyzont - obwinianie ich o hipotetyczną cienką promieniującą membranę na horyzoncie pozwala należy je modelować klasycznie, bez jawnej sprzeczności z przewidywaniami ogólnej teorii względności, że powierzchnia horyzontu zdarzeń jest nieunikniona.

W 1986 roku Kip S. Thorne , Richard H. Price i DA Macdonald opublikowali antologię artykułów różnych autorów, którzy badali ten pomysł: „Czarne dziury: paradygmat membrany” .

Zobacz też

Bibliografia

  • Price, Richard H. & Thorne, Kip (1988). „Paradygmat membrany dla czarnych dziur”. Scientific American . 258 (4): 69–77. Bibcode : 1988SciAm.258d..69P . doi : 10.1038 / scientificamerican0488-69 .
  • Leonard Susskind , „Czarne dziury i paradoks informacji”, Scientific American , kwiecień 1997 ( artykuł z okładki ). Przedrukowany również w wydaniu specjalnym „The edge of physics”
  • Kip S. Thorne , RH Price i DA Macdonald (red.) „Black Holes: The Membrane Paradigm” (1986)
  • Thorne, Kip , Black Holes and Time Warps: Einstein's Outrageous Legacy , WW Norton & Company; Przedruk z 1 stycznia 1995 r., ISBN  0-393-31276-3 , rozdział 11, str. 397–411