String Theory: Definieren eines Black Hole

Eine der Folgen der allgemeinen Theorie Einstein Relativitäts war eine Lösung, in der Raum-Zeit so gebogen, daß auch ein Lichtstrahl eingefangen wurde. Diese Lösungen wurden genannt Schwarze Löcher,

und die Untersuchung von ihnen ist einer der interessanten Bereichen Kosmologie. Die Anwendung der String-Theorie Schwarzer Löcher zu studieren ist eine der wichtigsten Beweisstücke zugunsten der Stringtheorie.

Schwarze Löcher sind vermutlich zu bilden, wenn Sterne sterben und ihre Massivität kollabiert nach innen, intensive Gravitationsfelder zu schaffen. Niemand hat # 147-gesehen # 148- ein schwarzes Loch, aber die Wissenschaftler haben Gravitations Beweise im Einklang mit Aussagen über sie zu beobachten, so dass die meisten Wissenschaftler glauben, dass sie existieren.

Was geht in einem schwarzen Loch?

Nach der allgemeinen Relativitätstheorie, dann ist es möglich, dass der Stoff, aus dem Raum-Zeit eine unendliche Menge biegt. Ein Punkt mit dieser unendlichen Krümmung ist ein Raum-Zeit genannt Eigenartigkeit. Wenn Sie Raum-Zeit zurück zum Urknall folgen, würden Sie eine Singularität erreichen. Singularitäten gibt es auch im Inneren von Schwarzen Löchern.

Da die allgemeine Relativitätstheorie sagt, dass die Krümmung der Raumzeit, um die Kraft der Schwerkraft entspricht, hat die Singularität eines Schwarzen Lochs unendliche Schwerkraft. Jede Materie in ein schwarzes Loch gehen würde durch diese intensive Gravitationsenergie auseinander gerissen werden, wie es die Singularität näherten.

Aus diesem Grund bieten schwarze Löcher eine hervorragende theoretische Testfeld für die Stringtheorie. Die Schwerkraft ist normalerweise so schwach, dass Quanteneffekte werden nicht beobachtet, aber im Inneren eines Schwarzen Lochs, der Schwerkraft wird die dominierende Kraft bei der Arbeit. Eine Theorie der Quantengravitation, wie der String-Theorie, würde erklären, genau das, was im Inneren eines Schwarzen Lochs passiert.

Was geht am Rand eines schwarzen Lochs auf?

Der Rand eines Schwarzen Lochs wird genannt Ereignishorizont, und es stellt eine Barriere, die auch Licht kann nicht kommen, aus. Wenn Sie in der Nähe der Kante eines Schwarzen Lochs zu gehen waren, relativistische Effekte stattfinden, einschließlich Zeitdilatation. Für einen außenstehenden Beobachter, würde es aussehen, wie die Zeit für Sie war eine Verlangsamung, schließlich zum Stillstand kommen. (Sie, auf der anderen Seite, würde nichts bemerken - bis das Schwarze Loch intensive Gravitationskräfte Sie zerquetscht, natürlich.)

Es wurde bisher angenommen, dass die Dinge nur in ein schwarzes Loch gesogen, aber Physiker Stephen Hawking zeigte berühmt, dass schwarze Löcher eine Energie emittieren genannt Hawking-Strahlung. (Dies wurde 1974, ein Jahr nach dem ebenso wegweisenden Realisierung von israelischen Jacob Bekenstein vorgeschlagen, dass Schwarze Löcher besaß Entropie - ein Maß der thermodynamischen Störung in einem System. Die Entropie misst die Anzahl von verschiedenen Möglichkeiten, die Dinge in einem System zu arrangieren.)

Die Quantenphysik sagt voraus, dass virtuelle Teilchen aufgrund von Quantenfluktuationen der Energie im Vakuum kontinuierlich erzeugt und zerstört. Hawking angewendet, dieses Konzept zu Schwarzen Löchern und erkannte, dass, wenn ein solches Paar in der Nähe des Ereignishorizonts erstellt wird, ist es für eine der Partikel möglich war, in das Schwarze Loch gezogen zu werden, während die andere nicht. Dies würde genauso aussehen wie das schwarze Loch Strahlung aussendet. Zur Erhaltung Energie, die Partikel, die in das schwarze Loch fiel müssen negative Energie haben und die Gesamtenergie (oder Masse) des Schwarzen Lochs zu reduzieren.

Das Verhalten von schwarzen Löchern ist in einer Reihe von Möglichkeiten gespannt, von denen viele durch Hawking in den 1970er Jahren zeigte:

• Eine Entropie des Schwarzen Lochs ist proportional zur Oberfläche des Schwarzen Lochs (der Bereich des Ereignishorizont), im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen, bei denen die Entropie Volumen proportional ist. Das war Bekenstein Entdeckung.

• Wenn Sie mehr Materie in ein schwarzes Loch setzen, kühlt sie ab.

• Wie ein schwarzes Loch Hawking-Strahlung emittiert, kommt die Energie aus dem schwarzen Loch, so verliert es Masse. Das bedeutet, das schwarze Loch erwärmt, verliert Energie (und damit die Masse) schneller.

Mit anderen Worten, zeigte Stephen Hawking in der Mitte der 1970er Jahre, dass ein schwarzes Loch verdampfen (es sei denn, es ist # 147 gespeisten # 148- mehr Masse als es in Energie verliert). Er tat dies, indem Prinzipien der Quantenphysik zu einem Problem der Schwerkraft anwenden. Nachdem das Schwarze Loch auf die Größe der Planck-Länge verdunstet nach unten, wird eine Quantentheorie der Gravitation benötigt, um zu erklären, was mit ihm geschieht.

Hawkings Lösung ist, dass das Schwarze Loch an dieser Stelle verdampft, eine endgültige Platzen der Zufalls Energie emittiert. Diese Lösung führt in der sogenannten schwarzes Loch Informationsparadoxon, weil die Quantenmechanik Informationen aus der Verdunstung verloren, aber die Energie scheint nicht erlaubt nicht die Informationen über die Sache zu tragen, die ursprünglich in das schwarze Loch ging.