الديناميكا الحرارية للثقب الأسود

نشأت الديناميكا الحرارية للثقب الأسود (بالإنجليزية: Black hole thermodynamics )‏ كفرع مستقل في الفيزياء يدرس الخواص الترموديناميكية للثقوب السوداء التي تبين أنها غير سوداء تماما، أي أنها يمكن أن تصدر نوعا من الإشعاع ينتج بشكل رئيس عن بعض الخواص الكمومية مثل مبدأ عدم التأكد (الارتياب) لهيزنبرج كما برهن على ذلك الفيزيائي الشهير ستيفن هوكينج.[1]

رسم خيالي لثقب أسود تتشوه حوله صور النجوم التي وراءه.
ثقب أسود يمر بين المشاهد ومجرة تقع خلفه، ويرى تشوه ضوء المجرة القادم إلينا (محاكاة تشبيهية)

قوانين ميكانيكا الثقوب السوداء

القوانين الأربع الخاصة بالثقوب السوداء تؤكد وجودها، وقوانينها مشابهة لقوانين الديناميكا الحرارية، واكتشفت هذه القوانين عن طريق براندون كارتر، وستيفن هوكينج، وجيمس باردين.

بيان القوانين

يتم التعبير عن القوانين بوحدات قياس جيومترية - نظام الوحدات الهندسية، أي حسب الضوء والجاذبية.

القانون الصفري

الأفق له جاذبية سطحية لثقب أسود ثابت.

القانون الأول

النسبة للاضطرابات الناجمة عن الثقوب السوداء الثابتة، يرتبط تغيير الطاقة بتغير المنطقة والزخم الزاوي والشحنة الكهربائية حسب المعادلة الآتية:

حيث هي الطاقة، جاذبية السطح، مساحة الأفق، سرعة الزاوي، زخم الزاوي، استقرارية الشحنة الكهربائية، كمية الشحنة الكهربائية.

القانون الثاني

منطقة الأفق تفرض شرط الطاقة الضعيفة مما يجعل مرور الوقت عليها غير متناقص بحسب القانون الآتي: تم التخلي عن هذا القانون بعد اكتشاف هوكينج لأشعاعات الثقب الأسود التي تجعل كتلة الثقب الأسود ومساحة الأفق تتغلب على الوقت ما يجعله يمر ببطيء شديد.

القانون الثالث

ليس من الممكن تشكيل ثقب أسود مع جاذبية سطحية في حالة تلاشي، ذلك أن الحالة غير ممكنة.

تفسير القوانين

تقترح القوانين الأربعة أن على المرء أن يحدد الجاذبية السطحية لثقب أسود مع درجة الحرارة ومساحة أفق الحدث مع الإنتروبيا، وعلى الأقل ووصولا حتى بعض الثوابت المضاعفة.

عندما تؤخذ تأثيرات ميكانيكا الكم بعين الاعتبار، يجد المرء أن الثقوب السوداء تنبعث منها إشعاع حراري (إشعاع هوكينج) عند درجة حرارة مساوية لما يلي:

ومن القانون الأول لميكانيكا الثقب الأسود، يحدد هذا الثابت المضاعف لإنتروبيا بيكنشتاين-هوكينج.

المراجع

  1. "معلومات عن الديناميكا الحرارية للثقب الأسود على موقع astrothesaurus.org". astrothesaurus.org. مؤرشف من الأصل في 11 ديسمبر 2019. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
    • بوابة علم الكون
    • بوابة علم الفلك
    • بوابة الفيزياء
    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.