Планети

Як підтвердили “парадоксальну” теорему хокінга?

Нещодавно була підтверджені теореми про чорні діри, яку вперше сформулював Стівен Хокінг. В честь нього вона і була названа. Але про що взагалі йде мова в цій теоремі? І як її змогли підтвердити? Давайте ж розберемося з цим разом.

Теорема Хокінга

Один з основних законів про чорні діри, який сформулював у 1971 році Стівен Хокінг, передбачає, що площа їх горизонтів подій, де друга космічна швидкість перевищує швидкість світла, ніколи не повинна зменшуватися.

На початку 1970-х років почався розвиток нового розділу фізики, термодинаміки чорних дір. У статті «Чотири закони механіки чорних дірок», у створенні якої брали участь Джеймс Бардін, Брендон Картер і Стівен Хокінг, були сформульовані та обґрунтовані чотири основні властивості чорних дірок.

Нульовий закон показує, що поверхнева гравітація (прискорення вільного падіння) на горизонті подій чорної діри є постійною.

Перший закон встановлює зв’язок між змінами маси, площі горизонту подій, кутового моменту і заряду чорної діри при впливі на неї.

Другий закон і є теоремою Хокінга, яка стверджує, що площа горизонту подій не може зменшуватися.

І третій, останній закон, який стверджує, що не існує способу, яким можна було б зменшити поверхневу гравітацію на горизонті подій до нуля.

Чотири закону про чорні діри є аналогами законів термодинаміки. Тобто температура відповідає поверхневій гравітації у горизонту подій, енергії – маси чорної діри, а ентропія – площі горизонту подій.

Як підтвердили теорему Хокінга?

Теорему Хокінга математично довести досить легко, але перевірити її на практиці в рази важче із-за чого вона 50 років залишалася непідтвердженою.

Нещодавно фізики з Массачусетського технологічного інституту та інших закладів вперше підтвердили теорему Хокінга про площі горизонту подій, використовуючи спостереження за гравітаційними хвилями. Їх результати були опубліковані нещодавно в журналі Physical Review Letters. У цій роботі були розглянуті також перший гравітаційно хвильовий сигнал – GW150914. Цей сигнал був виявлений в 2015 році лазерної інтерферометричної обсерваторією гравітаційних хвиль (LIGO). Виявляється, що цей сигнал був утворений злиттям двох чорних дір.

По теоремі Хокінга злиття чорних дір площа горизонту подій утвореної чорної діри не повинна бути менше суми площ горизонтів подій її батьківських чорних дір.

У недавньому дослідженні фізики проаналізували сигнал від GW150914 до і після злиття і виявили, що сумарна площа горизонту подій двох чорних дір становила 235 тисяч квадратних кілометрів, а в новоствореній чорної діри площа горизонту подій становила 367 тисяч квадратних кілометрів з достовірністю 95%, тобто ймовірність помилки складає всього 5%. Це наочно підтверджує теорему Хокінга.

Автор: Олексій Німчук. Редакція: Федір Карасенко.

Ставте палець вгору, щоб бачити у своїй стрічці більше статей про космос і науки!

Підписуйтесь на мій канал тут, а також на мої канали і на . Там ви можете почитати велику кількість цікавих матеріалів, а також задати своє питання. Підтримати наш канал матеріально можна через .

Related posts

Leave a Comment