Горизонт событий чёрных дыр и их термодинамика

ЧЁРНЫЕ ДЫРЫ И ГОРИЗОНТ СОБЫТИЙ

Черные дыры - это то место, где Бог разделен на ноль
             Альберт Эйнштейн

Мы знаем все, что нет возврата
Из мест, что Рай и Ад зовём.
Ушедшим путь один. И врата
Чтоб лишь войти.  Попал и всё.

Нельзя послать сигнал оттуда,
Нет почты. Слаб и интернет.
И знания о них, как чудо!
Из книг святых далёких лет.

Пример похожий есть в науке -
Зовётся "ЧЁРНАЯ ДЫРА".
Попасть туда - наложишь руки,
Но не вернёшься никогда.

Сигнала не пошлёшь.  Не сможешь,
Что было плохо, хорошо.
Там время стало. Как похоже
На Рай. На Ад.  Им всё равно.

О "дырах" знаем от Эйнштейна -
Науки современной бог.
И подтверждение, что верны
Сегодня есть.  В столетия срок.

Мы знаем, что их очень много.
Их математика проста.
Намного проще, если строго,
Чем есть живущая звезда. 
 
Есть в физике черта, граница
Переступить её нельзя!
За ней - ничто, провал без смысла:
Чуть заступил - и нет тебя.

Теперь расчётов очень много
Определения тех границ.
У физиков даётся строго…
А в жизни нет таких страниц.

Бывают в жизни ситуации,
Что тоже красною чертой
Жизнь разделяют на две части
На "до" и "после" за собой.

Там за чертой нет вариантов,
Возврата нет, и нет "прости",
И не помогут там таланты,
Законы физики сильны.

Мы все живем того не зная
У горизонта на краю,
Порой на шаг стоим от края
Где ад напомнит - мы в раю.

Вернёмся к нашей аналогии -
Найти б такой эксперимент,
Чтоб Рая вычислить подобие,
И знать - для душ что смерти нет!



ТЕРМОДИНАМИКА ЧЁРНЫХ ДЫР

Принимая во внимание эмиссию частиц из черных дыр, можно предположить, что Бог не только играет в кости, но и бросает туда, где их нельзя увидеть.
                Стивен Хокинг

Давно предсказаны Эйнштейном
И подтверждённые открытием,
Особым космоса явлением
И уникальным, как событие. (1)

Там концентрация гравитации,
Одностороннее движение -
Проглотит звезды, радиацию...
Ничто не выйдет - было мнение.

Но оказалось - проще репы
Их поведение и свойства
Термодинамики ответы
Нам объяснили их устройство.

Термодинамика?  Как скучно!
Как паровоз сравнить с ракетой?
Но тем не менее - научно
Они похожи, странно это.    (2)

Представим - чёрная дыра
Свободы степеней не много,
И математики игра
Карно и Джоуль - есть дорога.

Температуру заменить
На гравитацию спокойно,
А площадь «рта» этой дыры
На энтропию! Всё пристойно!   (3)

Теперь решаем уравнение
И чудо! Чёрная дыра
Теряет массу. Лишь терпение
И испарится вся она!        (4)

И так, не вечны эти дыры
И исчезают, как мираж…
Воистину, познание - сила!
А эти знания - для вас.


(1)  Чёрная дыра — область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света. Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер — гравитационным радиусом.
(2) Термодинамика чёрных дыр в физике — феноменологический подход к изучению чёрных дыр, основанный на их описании в терминах макроскопического подхода, аналогичного термодинамике. Успешность такого подхода связана с предельной простотой равновесныхчёрных дыр, которые обладают малым числом степеней свободы.
Первоначальные идеи относительно применения термодинамики к описанию чёрных дыр были высказаны Яаковом Бекенштейном (1947-2015) в 1973 году. Он перечислил следующий набор свойств чёрных дыр:
    а. Поверхностная гравитация одинакова по всей поверхности горизонта событий.
    б. Площадь горизонта событий черной дыры не может уменьшаться со временем при любом классическом процессе.
    в. В любых неравновесных процессах с участием чёрных дыр (например, при их столкновении) площадь поверхности увеличивается.
(3) Эти свойства очень напоминают (и более того, математически эквивалентны) началам термодинамики (существование температуры, связь внутренней энергии с энтропией, и закон возрастания энтропии). То есть весь аппарат термодинамики можно применить к чёрной дыре, если положить, что сила гравитации играет роль температуры, а площадь поверхности горизонта событий пропорциональна энтропии.

(4) Одним из предсказаний данной теории стал вывод о том, что чёрные дыры должны иметь конечную температуру и излучать. Однако этот вывод находится в кажущемся противоречии со свойством чёрной дыры не выпускать ничего из-под своего горизонта событий. Разрешение этого парадокса было дано Стивеном Хокингом. Он показал, что излучение чёрной дыры — названное впоследствии излучением Хокинга — возникает за счёт квантовых эффектов, причём излучённые частицы не выходят из-под горизонта событий, а рождаются вблизи него. Вычисленная Хокингом интенсивность излучения совпала с той, которая ожидалась на основании термодинамического подхода. Это явилось подтверждением того, что термодинамика чёрных дыр действительно имеет реальный физический смысл.