Physical Review Letters: объяснено происхождение энтропии в темных дырах
Ученые Пенсильванского универа и Атомного центра в Сан-Карлос-де-Барилоче (Аргентина) представили новейшую модель микросостояний темной дыры, объясняющую происхождения энтропии (степени кавардака) снутри темных дыр. Итоги исследования, размещенные в журнальчике Physical Review Letters, предлагает другой взор на темные дыры, который может послужить основой для будущих астрофизических исследовательских работ.
В 1970-х годах была предложена формула энтропии Бекенштейна-Хокинга, описывающая термодинамику темных дыр и предполагающая, что темные дыры имеют энтропию, пропорциональную площади их горизонтов. При всем этом согласно статистической физике, разработанной Больцманом и Гиббсом еще в конце XIX века, энтропия системы связана с количеством микроскопичных конфигураций, имеющих однообразное макроскопическое описание. К примеру, капелька краски, упавшая в воду в стакане, изначально имеет низкую энтропию, но при растворении энтропия системы растет, оттого что существует огромное количество методов расположить молекулы краски так, чтоб вода в стакане стала окрашенной.
В квантово-механическом мире энтропия связана с микросостояниями, находящимися в суперпозиции, которые в огромных масштабах дают одни и те же наблюдаемые свойства. Относительно к черным дырам выделить микросостояния очень трудно, так как эти объекты на сто процентов описываются только несколькими наблюдаемыми параметрами — массой, связанной с площадью горизонта событий, и спином, характеризующим скорость вращения, — тогда как другие скрываются под горизонтом событий. До сего времени имелись работы по разъяснению энтропии темных дыр в других вселенных с огромным числом измерений, где наружные характеристики темных дыр зависели от разных видов магнитных и электронных полей.
Для разъяснения энтропии темной дыры в обыкновенной вселенной, лишенной дополнительных измерений, ученым пришлось создать новейшую теоретическую базу. Они представили модель микросостояний темной дыры, описываемых коллапсом пылевых оболочек снутри темной дыры. Также был предложен прием подсчета разных композиций микросостояний, находящихся в суперпозиции.
Этими микросостояниями являются различные геометрии пространства-времени, и они могут перекрываться вместе из-за появления квантово-механических червоточин, связывающих отдаленные области места. Ученые проявили, что если учесть эффект от червоточин, то в всякий вселенной, содержащей материю и гравитацию, энтропия темной дыры прямо пропорциональна площади ее горизонта событий, как это подразумевали Бекенштейн и Хокинг.
Итоги демонстрируют, что энтропия темных дыр может описываться традиционными физическими теориями материи и геометрии пространства-времени. Раньше физическое общество ждало, что схожая модель непременно востребует инструментарий квантовой теории гравитации, таковой как гипотеза струн. В будущем исследователи планируют расширить и улучшить личное описание микросостояний темной дыры, исследовав, при каких обстоятельствах наблюдающий за горизонтом событий может найти, в каком микросостоянии находится темная дыра.
