ทำไมหลุมดำจึงมีพลังงานเป็นบวก


9

ฮอว์คิงได้ข้อสรุปว่า "[... ] และหลุมดำมีพลังงานบวกได้อย่างไรนั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมพื้นที่ว่างเปล่าจึงมีความเสถียรแหล่งกำเนิดเช่นดาวหรือหลุมดำไม่สามารถปรากฎออกมาได้เลย มันจะสมเหตุสมผลสำหรับฉันถ้าหลุมดำมีพลังงานด้านลบ

อ้างอิงจากหนังสือThe Grand Design , หน้า 180:

หากพลังงานทั้งหมดของเอกภพจะต้องคงอยู่ที่ศูนย์เสมอและมันมีค่าใช้จ่ายพลังงานในการสร้างร่างกายจะสร้างจักรวาลทั้งหมดได้อย่างไร นั่นคือเหตุผลที่จะต้องมีกฎหมายเช่นแรงโน้มถ่วง เนื่องจากแรงโน้มถ่วงเป็นที่ดึงดูดพลังงานความโน้มถ่วงเป็นค่าลบ: เราต้องทำงานเพื่อแยกระบบที่ถูกผูกด้วยแรงโน้มถ่วงเช่นโลกและดวงจันทร์ พลังงานเชิงลบนี้สามารถสร้างสมดุลพลังงานเชิงบวกที่จำเป็นในการสร้างสสาร แต่ก็ไม่ง่ายอย่างนั้น ยกตัวอย่างเช่นพลังงานความโน้มถ่วงเชิงลบของโลกนั้นน้อยกว่าหนึ่งในพันของพลังงานเชิงบวกของอนุภาคสสารที่โลกสร้างขึ้น ร่างกายเช่นดาวจะมีพลังงานความโน้มถ่วงเชิงลบมากกว่าและยิ่งมีขนาดเล็ก (ยิ่งส่วนต่าง ๆ ใกล้กันมากเท่าไร) ยิ่งแรงโน้มถ่วงเชิงลบนี้ยิ่งมากขึ้น แต่ก่อนที่มันจะยิ่งใหญ่กว่าพลังงานบวกของสสารนั้นดาวจะยุบตัวเป็นหลุมดำและหลุมดำก็มีพลังงานบวก นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมพื้นที่ว่างจึงเสถียร ร่างกายเช่นดาวหรือหลุมดำไม่สามารถปรากฏออกมาได้อย่างไร้ค่า แต่จักรวาลทั้งหมดสามารถ

คำตอบ:


6

เพื่อให้เข้าใจสิ่งนี้คุณต้องเข้าใจความหมายของพลังงานเชิงลบหรือบวก

ตามตัวอย่างที่ได้รับจากข้อความแรงดึงดูดของโลกและดวงจันทร์เป็นแรงดึงดูดของระบบ นี่เป็นเพราะมันต้องมีอินพุตพลังงานเพื่อยกเลิกระบบ เราต้องใช้พลังงานเพื่อแยกพวกมันออกดังนั้นจึงต้องใช้พลังงานที่ป้อนเข้าสู่ระบบเพื่อแยกมันออกจากกัน

เรื่องที่ประกอบไปด้วยโลก แต่เป็นพลังงานบวกทั้งหมด คุณจะได้รับพลังงานเอาท์พุทจากเรื่องนี้และจึงต้องเป็นบวก ตัวอย่างของการส่งออกพลังงานอาจเป็นแรงดึงดูดของโลกรอบตัวการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีของวัสดุนิวเคลียร์ในโลกหรือการทำลายล้างสสารแอนทายแมทเทอร์ของอนุภาคโลก กระบวนการใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับสสารการผลิตพลังงานในรูปของความร้อน / แสง / อะไรก็ตามที่นำพลังงานนั้นออกมาจากสสารของโลกและแสดงเอาท์พุทพลังงาน โปรดทราบว่าพลังงานในสสารอาจมีหลายรูปแบบเช่นความร้อนการเคลื่อนไหวหรือพลังงานภายในที่ประกอบขึ้นจากสสาร (ผ่านสมการมีชื่อเสียง)E=mc2

หลุมดำนั้นคล้ายกับโลกประกอบด้วยสสารเพียงอย่างเดียว (แม้ว่าจะอยู่ในรูปแบบที่ไม่รู้จักในระดับเอกฐาน) และเนื่องจากพลังงานดังกล่าวสามารถสกัดได้จากสสารนี้ทำให้ระบบเป็นพลังงานที่เป็นบวก


ขอบคุณสำหรับคำตอบของคุณ พลังงานความโน้มถ่วงเชิงลบของหลุมดำใหญ่กว่าพลังงานบวกของอนุภาคสสารที่ทำจากหลุมดำหรือไม่? ถ้าไม่พลังงานของจักรวาลจะเป็นศูนย์ได้อย่างไร?
Lu หยวน

2
@luyuan ฉันไม่แน่ใจว่ามีคำตอบสำหรับคำถามนี้ ปัญหาคือมันซับซ้อนอย่างมากในการคำนวณพลังงานความโน้มถ่วงเชิงลบทั้งหมดของหลุมดำ เนื่องจากแรงโน้มถ่วงมีช่วงที่ไม่ จำกัด วัตถุทุกอย่างในจักรวาลจึงอยู่ในเขตความโน้มถ่วงของหลุมดำและทำให้เกิดพลังงานเชิงลบ ไม่พูดถึงหลุมดำนั้นมีพลังงานความโน้มถ่วงติดลบซึ่งคุณสามารถลบล้างได้โดยการป้อนพลังงานเพื่อแยกส่วนของหลุมดำ แต่จะมีใครทำลายหลุมดำได้อย่างไร เป็นไปได้ไหม
zephyr

0

เหตุผลเป็นเพราะทฤษฎีบทพลังงานบวกใน GR ดูบัญชีเชิงคุณภาพโดยย่อวิกิพีเดีย

มันอาจจะก้าวหน้าไปเล็กน้อยในการอธิบายใน 'การออกแบบที่ยิ่งใหญ่'

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.