Мембранная парадигма - Membrane paradigm

В черная дыра теория, парадигма мембраны черной дыры это упрощенная модель, полезная для визуализации и расчета эффектов, предсказываемых квантовая механика для внешней физики черных дыр, без использования принципов квантовой механики или расчетов. Он моделирует черную дыру как тонкую, классически излучающую поверхность (или мембрана) на или исчезающе близком к черному горизонт событий. Такой подход к теории черных дыр был создан Кип С. Торн, Р. Х. Прайс и Д. А. Макдональд.

Электрическое сопротивление

Торн (1994) сообщает, что этот подход к изучению черных дыр был вызван пониманием Ханни: Руффини, Wald и Коэн в начале 1970-х годов, что, поскольку электрически заряженная гранула, упавшая в черную дыру, все еще должна появляться для удаленного постороннего человека, чтобы он оставался за горизонтом событий, если его изображение сохраняется, его электрические силовые линии также должны сохраняться и должны указывать на местоположение «застывшего» изображения (1994, стр. 406). Если черная дыра вращается и изображение гранулы растягивается, соответствующие электрические силовые линии должны быть перемещены вместе с ней, чтобы создать базовые эффекты «электрического динамо» (видеть: теория динамо ).

Дальнейшие расчеты выявили такие свойства черной дыры, как кажущееся электрическое сопротивление (стр. 408). Поскольку эти свойства силовых линий, казалось, проявлялись вплоть до горизонта событий, а общая теория относительности настаивала на том, что никакие динамические внешние взаимодействия не могут распространяться на через горизонт считалось удобным изобрести поверхность в горизонт, к которому, можно сказать, принадлежат эти электрические свойства.

Радиация Хокинга

После внедрения для моделирования теоретических электрических характеристик горизонта, мембранный подход был затем задействован для моделирования Радиация Хокинга эффект, предсказанный квантовая механика.

В системе координат удаленного стационарного наблюдателя излучение Хокинга обычно описывается как квантово-механическая частица -парное производство эффект (с участием виртуальные частицы ), но для неподвижных наблюдателей, парящих ближе к дыре, предполагается, что эффект будет выглядеть как чисто обычный радиационный эффект с участием реальных частиц[Почему? ]. В мембране парадигма, черная дыра описывается так, как ее должен видеть массив этих неподвижных, подвешенных неинерциальных наблюдателей, и поскольку их общая система координат заканчивается на горизонте событий (поскольку наблюдатель не может законно парить на горизонте событий или ниже в рамках общей теории относительности) это излучение обычного вида описывается как испускаемое произвольно тонкой оболочкой из горячего материала на горизонте событий или чуть выше него, где эта система координат не работает.

Как и в случае с электричеством, мембранная парадигма полезна, потому что эти эффекты должны проявляться вплоть до горизонта событий, но GR не допускает их появления. через горизонт - обвинение их в гипотетической тонкой излучающей мембране на горизонте позволяет моделировать их классическим образом, не противореча явно предсказанию общей теории относительности о том, что поверхность горизонта событий неизбежна.

В 1986 г. Кип С. Торн, Ричард Х. Прайс и Д. А. Макдональд опубликовали антологию статей различных авторов, в которых рассматривалась эта идея: «Черные дыры: мембранная парадигма».

Смотрите также

Рекомендации

  • Прайс, Ричард Х. и Торн, Кип (1988). «Мембранная парадигма для черных дыр». Scientific American. 258 (4): 69–77. Bibcode:1988SciAm.258d..69P. Дои:10.1038 / scientificamerican0488-69.
  • Леонард Сасскинд, «Черные дыры и информационный парадокс», Scientific American, Апрель 1997 г. (история на обложке ). Также перепечатано в спецвыпуск «Грань физики»
  • Кип С. Торн, Р. Х. Прайс и Д. А. Макдональд (ред.) "Черные дыры: мембранная парадигма" (1986)
  • Торн, Кип, Черные дыры и искажения времени: возмутительное наследие Эйнштейна, W. W. Norton & Company; Репринтное издание, 1 января 1995 г., ISBN  0-393-31276-3, глава 11, стр. 397–411