Sanal kara delik - Virtual black hole
Gelen kuantum yerçekimi , bir sanal kara delik varsayımsal olduğu mikro kara delik bir sonucu olarak geçici mevcut kuantum dalgalanması ait uzay- . Bu bir kuantum köpüğü örneğidir ve kuantum elektrodinamiğinde bulunan sanal elektron – pozitron çiftlerinin yerçekimi analoğudur . Teorik argümanlar, sanal kara deliklerin Planck kütlesi düzeninde bir kütleye sahip olması , Planck zamanı civarında yaşam süresine sahip olması ve Planck hacmi başına yaklaşık bir sayı yoğunluğu ile gerçekleşmesi gerektiğini ileri sürer .
Sanal ortaya çıkması kara deliklerin de Planck ölçeğinde belirsizlik ilişkisi bir sonucudur
burada bir kavis yarıçapı uzay-zaman küçük etki, küçük alanının koordinat, bir Planck uzunluğu , bir indirgenmiş Planck sabiti , Newton olan yerçekimi sabiti ve bir ışık hızı . Bunlar belirsizlik ilişkileri Heisenberg'in başka bir biçimidir belirsizlik ilkesine de Planck ölçeğine .
Kanıt |
---|
Gerçekten de, bu belirsizlik ilişkileri Einstein'ın denklemleri temelinde elde edilebilir.
nerede olduğunu Einstein tensörü birleştirir, Ricci tensörü , skaler eğrilik ve metrik tensör ; olduğu kozmolojik sabit ; а maddenin enerji momentum tensörü olduğu; matematiksel sabit pi'dir ; bir ışık hızı ; ve Newton'un yerçekimi sabitidir .Einstein, fiziksel uzayın Riemann yani eğri olduğunu öne sürdü ve bu nedenle yerçekimi teorisinin temeline Riemann geometrisini koydu. Riemann uzayının küçük bir bölgesi düz uzaya yakındır. Herhangi tensör alanı için , biz çağırabilir bir tensör yoğunluğu, bir belirleyici ait metrik tensör . Entegrasyon alanı küçükse, integral bir tensördür. Entegrasyon alanı küçük değilse bir tensör değildir, çünkü o zaman farklı noktalarda bulunan tensörlerin toplamından oluşur ve koordinatların dönüşümü altında herhangi bir basit şekilde dönüşmez. Burada sadece küçük alanları ele alıyoruz. Bu aynı zamanda üç boyutlu hiperyüzey üzerindeki entegrasyon için de geçerlidir .Böylece, Einstein'ın küçük uzay-zaman alanı denklemleri üç boyutlu hiperyüzey ile bütünleştirilebilir . Sahip olmakİntegral edilebilir uzay-zaman alanı küçük olduğundan, tensör denklemini elde ederiz.
maddenin 4 momentumunun bileşeni nerede , küçük alanın eğrilik yarıçapının bileşenidir .Ortaya çıkan tensör denklemi başka bir biçimde yeniden yazılabilir. O zamandan beri burada bir schwarzschild yarıçapı , 4-hız, yerçekimi kütlesidir. Bu kayıt , yerçekimi yarıçapının bir bileşeni olarak değerlerin fiziksel anlamını ortaya koymaktadır .Küçük bir uzay-zaman alanında neredeyse düzdür ve bu denklem operatör formunda yazılabilir. veya
Kuantum yerçekiminin temel denklemi
Sonra operatörlerin komütatör ve olduğu Buradan belirtilen belirsizlik ilişkilerini takip edin
ve değerlerini değiştirerek ve iki taraftan aynı sabitleri azaltarak, Heisenberg'in belirsizlik ilkesini elde ederiz.Statik bir küresel simetrik alan ve maddenin statik dağılımının özel durumunda ve kaldı burada bir schwarzschild yarıçapı , koordine radyaldir. Burada ve , madde Planck ölçeğinde ışık hızıyla hareket ettiğinden.Son belirsizlik ilişkisi , Planck ölçeğinde genel görelilik denklemlerinin bazı tahminlerini yapmamızı sağlar . Örneğin , Schwarzschild çözümündeki в değişmez aralığının denklemi şu şekildedir:Belirsizlik bağıntılarına göre değiştirin . Elde ederiz Az olduğu görülmektedir Planck ölçekli uzay-zaman metrik aşağıda sınırlanmaktadır Planck uzunluğu (sıfır belirirse, bölme) ve bu ölçekte, gerçek ve sanal Planck'ın siyah delikler bulunmaktadır.Diğer genel görelilik denklemlerinde de benzer tahminler yapılabilir . Örneğin, farklı boyutlardaki uzaylarda merkezi olarak simetrik bir yerçekimi alanı için Hamilton-Jacobi denkleminin analizi ( sonuçta ortaya çıkan belirsizlik ilişkisinin yardımıyla), sanal kara deliklerin ortaya çıkması için üç boyutlu uzay tercihini gösterir ( kuantum köpüğü , Evrenin "kumaşının" temeli.). Bu, gözlemlenen uzayın üç boyutluluğunu önceden belirlemiş olabilir. Kuvvetli yerçekimi alanları için geçerli yukarıda belirtilen belirsizlik ilişkisi, güçlü bir alan uzay-zamanın yeterince küçük herhangi bir alanında olduğu gibi, esasen düzdür. |
Sanal kara delikler varsa, proton bozunması için bir mekanizma sağlarlar . Bunun nedeni, bir kara deliğin kütlesi, deliğe düşen kütle yoluyla arttığında ve delikten Hawking radyasyonu yayıldığında azalacak teorik olarak yapıldığında , yayılan temel parçacıklar, genel olarak, düşenlerle aynı değildir. Bu nedenle, Eğer bir protonu oluşturan kuarklardan ikisi sanal bir kara deliğe düşerse, bir antikuark ve bir lepton ortaya çıkması mümkündür, bu da baryon sayısının korunumunu ihlal eder .
Sanal kara deliklerin varlığı, herhangi bir fiziksel süreç sanal bir kara delik ile etkileşim yoluyla potansiyel olarak kesintiye uğrayabileceğinden , kara delik bilgi kaybı paradoksunu ağırlaştırır .
Ayrıca bakınız
Referanslar