În fizica găurii negre , paradigma membranei este un model util pentru vizualizarea și calcularea efectelor prezise de relativitatea generală fără a lua în considerare direct regiunea din jurul orizontului de evenimente al găurii negre . În acest model, o gaură neagră este reprezentată ca o suprafață radiantă clasică (sau membrană ), suficient de aproape de orizontul evenimentelor - un orizont extins . Această abordare a teoriei găurii negre a fost dezvoltată de Kip Thorne , Richard Price și Douglas Macdonald.
Rezultatele obținute prin această abordare sunt considerate a fi destul de fiabile.
O gaură neagră este o grămadă de gravitație; nu există materie la orizont. În ciuda acestui fapt, orizontul arată către un observator extern (în afara găurii negre) și se comportă ca o membrană fizică formată dintr-un fluid vâscos bidimensional cu anumite proprietăți mecanice, electrice și termodinamice. Această viziune uimitoare a orizontului ca membrană este cunoscută sub numele de paradigma membranei (abordare cu membrană) (vezi Thorne și colab. [1] pentru o discuție mai detaliată a acestui lucru). În conformitate cu această abordare, interacțiunea orizontului cu Universul înconjurător este descrisă de legile familiare pentru lichidul orizontului, de exemplu, ecuația Navier-Stokes, ecuațiile lui Maxwell, ecuația forței mareelor și ecuațiile termodinamicii. Este foarte important să subliniem că paradigma membranei nu este o metodă de aproximare sau un fel de analogie. Acesta este un formalism exact care dă aceleași rezultate ca și formalismul standard al relativității generale. Deoarece legile care guvernează comportamentul orizontului sunt familiare, ele sunt un instrument puternic pentru intuirea și cuantificarea comportamentului găurilor negre în situații complexe.
- I. D. Novikov, V. P. Frolov „Găuri negre în univers”Aplicarea de către Thorne (1994) a acestei abordări la fizica găurii negre a fost precedată de descoperirea de către Hanni, Ruffini, Wald și Cohen la începutul anilor 1970 a faptului că, din moment ce o particulă încărcată electric care cade într-o gaură neagră ar părea că un observator din exterior care planează direct deasupra orizontului evenimentului, câmpul său electric va continua să fie observat și va fi posibil să se determine locația particulei din acesta. Dacă gaura neagră se rotește, va trage particula împreună cu ea, creând astfel cel mai simplu dinam .
Calcule ulterioare au făcut posibilă obținerea unei astfel de proprietăți a unei găuri negre ca rezistență electrică efectivă. Deoarece liniile de câmp merg sub orizontul de evenimente și deoarece relativitatea generală afirmă că nicio interacțiune dinamică nu poate trece prin orizontul de evenimente, a fost rezonabil să se introducă o suprafață direct deasupra orizontului și să se spună că aceste linii de câmp îi aparțin.
După ce a fost introdusă pentru a descrie caracteristicile electrice ale orizontului, această abordare a fost aplicată ulterior pentru a simula efectul prezis de mecanica cuantică - radiația Hawking .
În sistemul de coordonate al unui observator staționar îndepărtat, radiația Hawking este de obicei descrisă ca efectul producției mecanice cuantice de perechi de particule (pe baza principiului particulelor virtuale ), dar pentru un observator staționar situat aproape de orizont, acest efect ar trebui să apar ca radiații pur clasice de particule „reale”. În „ paradigma membranei ”, gaura neagră este descrisă din punctul de vedere al acestui observator în repaus și, întrucât sistemul său de coordonate se termină la r=2M (în relativitate generală, observatorul nu poate fi sub sau la orizontul evenimentelor), această radiație este considerată ca fiind generată de un strat infinit subțire de materie „fierbinte” la sau direct deasupra razei critice r=2M, unde se termină sistemul de coordonate.
Ca și în cazul electric , paradigma membranei este convenabilă aici deoarece efectele descrise au loc până la orizontul, dar din cauza limitărilor relativității generale nu pot traversa orizontul în sine. Utilizarea unei membrane imaginare aflată la orizont face posibilă modelarea acestor procese în cadrul fizicii clasice, ocolind aceste limitări.
În 1986, Kip Thorne , Richard Price și D. Macdonald au publicat o colecție de lucrări ale diverșilor autori folosind ideea în cauză: Black Holes: The Membrane Paradigm .
I. D. Novikov, V. P. Frolov. Găuri negre în univers
| Găuri negre | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Tipuri | |||||
| Dimensiuni | |||||
| Educaţie | |||||
| Proprietăți | |||||
| Modele |
| ||||
| teorii |
| ||||
| Soluții exacte în relativitatea generală |
| ||||
| subiecte asemănătoare |
| ||||
| Categorie:Gauri negre | |||||