No-Haar-Theorem

Die No-Haar-Theorem postuliert, dass alle schwarzen Loch Lösungen der Einstein-Maxwell-Gleichungen der Gravitation und Elektromagnetismus in der allgemeinen Relativitätstheorie kann vollständig durch nur drei von außen beobachtbaren klassischen Parameter charakterisiert werden: Masse, elektrische Ladung und Drehimpuls. Alle anderen Informationen über die Sache, die ein Schwarzes Loch gebildet oder in sie fallen, "verschwindet" hinter dem schwarzen Loch Ereignishorizont und ist somit dauerhaft unzugänglich für externe Beobachter. Physiker John Archibald Wheeler drückte diese Idee mit der Phrase "schwarze Löcher haben keine Haare", die der Ursprung des Namens war. In einem späteren Interview, sagt John Wheeler, dass Jacob Bekenstein prägte diesen Begriff.

Es gibt noch keinen strengen mathematischen Beweis für die nicht-Haar-Theorem und Mathematiker bezeichnen sie als die No-Haar Vermutung. Selbst im Fall der Schwerkraft, die Vermutung wurde nur teilweise durch Ergebnisse Stephen feil, Brandon Carter und David C. Robinson unter der zusätzlichen Hypothese nicht entarteten Ereignishorizonte und der technischen, restriktiv und schwer-zu lösen, rechtfertigen Annahme eines realen Analytizität des Raum-Zeit-Kontinuum.

Beispiel

Nehmen wir an, zwei schwarze Löcher haben die gleichen Massen, elektrische Ladungen und Drehimpulse, aber der erste schwarze Loch aus der gewöhnlichen Materie, während der zweite ist aus Antimaterie hergestellt; dennoch werden sie vollständig ununterscheidbar für einen Beobachter außerhalb des Ereignishorizont zu sein. Keiner der besonderen Teilchenphysik Pseudokosten sind im schwarzen Loch konserviert.

Ändern der Referenzrahmen

Jede isolierte instabilen schwarzes Loch zerfällt rasch zu einem stabilen schwarzen Loch; und stabile Schwarze Löcher vollständig in jedem Moment in der Zeit von diesen elf Zahlen beschrieben werden:

  • Masse-Energie-M,
  • Linearimpuls P,
  • Drehimpuls J,
  • Position X,
  • elektrische Ladung Q.

Diese Zahlen stellen die konservierten Attribute eines Objektes, die aus der Ferne durch die Untersuchung ihrer Schwer und elektromagnetischen Felder ermittelt werden kann. Alle anderen Veränderungen in der schwarzen Loch wird entweder ins Unendliche entkommen oder sich vom Schwarzen Loch geschluckt werden.

Durch Ändern der Referenzrahmen kann der lineare Impuls Stellung auf Null gesetzt und Ausrichten der Spindrehimpuls entlang der positiven z-Achse. Dies beseitigt acht der elf Ziffern, so dass drei der unabhängig von dem Referenzrahmen. Damit ist jede schwarze Loch, das für einen längeren Zeitraum isoliert wurde, kann durch den Kerr-Newman-Metrik in einer geeignet gewählten Referenzrahmen beschrieben.

Vierdimensionalen Raum-Zeit

Die No-Haarsatz wurde ursprünglich für schwarze Löcher im Rahmen einer vierdimensionalen Raumzeit, zu gehorchen der Einsteinschen Feldgleichung der Allgemeinen Relativitätstheorie mit Null kosmologische Konstante formuliert, in der Gegenwart von elektromagnetischen Feldern, oder gegebenenfalls in anderen Bereichen, wie beispielsweise skalare Felder und massiven Vektorfelder.

Erweiterungen

Es hat seit erweitert, um den Fall, in dem die kosmologische Konstante positiv sind.

Magnetische Ladung, wenn nachgewiesen, wie von einigen Theorien vorhergesagt wird, den vierten Parameter von einem klassischen schwarzen Loch besaß bilden würden.

Gegenbeispiele

Gegenbeispiele, in denen der Satz nicht in Raumzeitdimensionen höher als vier bekannt; in Gegenwart von nicht-abelschen Yang-Mills-Feldern, nicht-abelschen Proca Felder, einigen nicht-minimal-gekoppelte skalare Felder oder Skyrmionen; oder in manchen Theorien der Schwerkraft außer der allgemeinen Relativitätstheorie Einsteins. Allerdings sind diese Ausnahmen oft instabil Lösungen und / oder nicht konserviert Quantenzahlen führen, so dass "Der" Geist "des nicht-Haar Vermutung scheint jedoch beibehalten werden". Es wurde vorgeschlagen, dass "haarige" Schwarze Löcher können als gebunden Staaten von haarlosen schwarzen Löchern und Solitonen werden.

Im Jahr 2004 wurde die genaue analytische Lösung eines dimensionalen kugelsymmetrische Schwarzes Loch mit minimal-gekoppelten Skalarfeld abgeleitet. Dies zeigte, dass, abgesehen von Masse, elektrische Ladung und Drehimpuls, können Schwarze Löcher eine endliche skalare Ladung, die ein Ergebnis der Interaktion mit kosmologischen skalaren Feldern wie der inflaton sein könnte tragen. Die Lösung ist stabil und hat keine unphysical Eigenschaften besitzen.

Schwarze Löcher in der Quantengravitation

Die No-Haarsatz wird in der klassischen Raumzeit der Allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein formulierte, angenommen unendlich teilbar ohne Begrenzung Kurzstreckenstruktur oder Kurzstrecken-Korrelationen zu sein. In einem solchen Modell entspricht einer unendlichen Dichte der Mikrozustände, von denen jedes als einen der anderen gewünschten ähnlich gewählt werden, jede mögliche makroskopisch definierten klassischen schwarzes Loch.

Finite Entropie

Vorschläge zu einer Theorie der Quantengravitation tun, weg mit diesem Bild. Anstatt mit einer potentiell unendlichen Informationskapazität, wird vorgeschlagen, dass die Entropie eines Quanten schwarzes Loch sollte eine strikt endlichen A / 4, wobei A die Fläche des Schwarzen Lochs in-Planck-Einheiten sein.

Zusammen mit einer endlichen Entropie Quanten schwarze Löcher erwerben ein endlicher Temperatur und damit die Emission von Strahlung mit einer feilSchwarzKörperSpektrum charakteristisch für diese Temperatur. Bei einer statistischen Ebene, kann dies als Folge des detaillierten Gleichgewichts folgenden von der vermuteten Mikro Reversibilität der Wechselwirkung zwischen den Quantenzuständen des Strahlungsfeldes und der Quantenzustände des Schwarzen Lochs zu verstehen. Dies impliziert, dass, wenn schwarze Löcher Strahlung absorbieren, sollten sie daher auch Strahlung emittieren, mit einem schwarzen Körper Spektrumcharakteristik von der Temperatur des relevanten Teils des Systems.

In der Nähe des Ereignishorizont

Aus einer anderen Perspektive, wenn es richtig ist, dass die Eigenschaften eines Quanten schwarzes Loch sollte auf breiter Ebene mehr oder weniger zu einem klassischen allgemeinen relativistischen schwarzes Loch entsprechen, dann wird angenommen, dass das Aussehen und die Auswirkungen der Hawking-Strahlung kann Quanten "Korrekturen" an das klassische Bild interpretiert, da die Plancksche Konstante ist bis h "abgestimmt up" von Null weg. Außerhalb der Ereignishorizont eines astronomischen große schwarze Loch diese Korrekturen sind winzig. Die klassische unendlichen Informationsdichte ist eigentlich eine recht gute Annäherung an die endlichen, aber große schwarze Loch Entropie ist das schwarze Loch Temperatur sehr nahe null, und es gibt nur sehr wenige Hawking Partikel, die klassischen Trajektorien zu stören.

Innerhalb der Ereignishorizont

Sehr wenig Veränderungen für einen Testpartikel als Ereignishorizont überschritten wird; klassischen Allgemeinen Relativitätstheorie ist noch eine sehr gute Annäherung an die Quantengravitation Ergebnis. Aber je weiter die Teilchen fällt die Schwerkraft auch, je mehr die Temperatur steigt Hawking, desto Hawking Partikel sind Buffeting den Test Partikel und desto größer werden ihre Abweichungen von einem klassischen Weg, der immer begrenzten Dichte von Quantenzuständen beginnt zu kneifen . Schließlich noch weiter in die Dichte der Quanten "korrigiert" wird so ausgeprägt, daß die klassischen Variablen einzustellen, um eine gute Quantenzahlen, um das System zu beschreiben. Diese tief in das schwarze Loch wird es die Quantengravitationskräfte, vor allen Dingen, die die ökologischen Wechselwirkungen, die die entsprechenden decohered Staaten für sinnvoll reden über das System bestimmen, zu dominieren. Weiter als diese, den Kern des Systems muss in einem eigenen, spezifisch Quanten, Bedingungen behandelt werden.

Ein Quanten schwarzes Loch im Vergleich zu einem klassischen schwarzen Loch

Auf diese Weise kann die Quanten schwarzes Loch immer noch schaffen, wie das schwarze Loch der klassischen Allgemeinen Relativitätstheorie, nicht nur am Ereignishorizont, sondern auch für einen erheblichen Weg darin zu suchen, obwohl tatsächlich besitzen nur endliche Entropie.

Ein Quanten schwarzes Loch hat nur endliche Entropie und daher in einer von einer begrenzt effektive Anzahl der entsprechenden Staaten vorhanden ist vermutlich. Mit Bezug auf eine sorgfältige Beschreibung der verfügbaren Zustände kann diese Granularität enthüllt werden. Allerdings versucht, eine rein klassische Beschreibung durchzusetzen stellt eine Projektion in einem viel größeren Raum, von Wahrscheinlichkeiten durch Umwelt Dekohärenz versorgt ermöglicht vermutlich. Jede Struktur implizit in der Finite-Entropie gegen einen Quantenbeschreibung könnte dann völlig von der riesigen Injektion von Unsicherheit diese Projektion darstellt gewaschen werden. Dies mag erklären, warum, obwohl Hawking-Strahlung hat nicht null Entropie, Berechnungen waren bisher nicht in der Lage, dies zu irgendwelchen Schwankungen von perfekte Isotropie beziehen.

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