Книги
чёрным по белому
Главное меню
Главная О нас Добавить материал Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Археология Архитектура Бизнес Биология Ветеринария Военная промышленность География Геология Гороскоп Дизайн Журналы Инженерия Информационные ресурсы Искусство История Компьютерная литература Криптология Кулинария Культура Лингвистика Математика Медицина Менеджмент Металлургия Минералогия Музыка Научная литература Нумизматика Образование Охота Педагогика Политика Промышленные производства Психология Путеводители Религия Рыбалка Садоводство Саморазвитие Семиотика Социология Спорт Столярное дело Строительство Техника Туризм Фантастика Физика Футурология Химия Художественная литература Экология Экономика Электроника Энергетика Этика Юриспруденция
Новые книги
Суворов С. "Танк Т-64. Первенец танков 2-го поколения " (Военная промышленность)

Фогль Б. "101 вопрос, который задала бы ваша кошка своему ветеринару если бы умела говорить" (Ветеринария)

Нестеров В.А. "Основы проэктирования ракет класса воздух- воздух и авиационных катапульных установок для них" (Военная промышленность)

Таранина И.В. "Гражданский процесс в схемах " (Юриспруденция)

Смоленский М.Б. "Адвокатская деятельность и адвокатура российской федерации" (Юриспруденция)
Реклама

Суперсила - Девис П.

Девис П. Суперсила — М.: Мир, 1989. — 272 c.
ISBN 5-03-000546
Скачать (прямая ссылка): supersila1989.djvu
Предыдущая << 1 .. 119 120 121 122 123 124 < 125 > 126 127 128 129 130 131 .. 136 >> Следующая

поглощения теплоты. Таким образом, удается спасти всеобщий второй закон
термодинамики. Заметив, что любая поглощенная энергия приводит к
увеличению размеров черной дыры, Бекенштейн выдвинул идею, что площадь ее
горизонта (примерно равная площади поверхности) является мерой энтропии
черной дыры.
Эти умозрительные рассуждения были поставлены на твердую основу
Стивеном Хокингом из Кембриджского университета, который в 1974 г.
сообщил об эффектном результате, получен-
250
Суперсила
ном им с помощью нового метода математического анализа. Квантовую теорию,
используемую обычно для описания атомов и молекул, Хокинг применил к
новому объекту - черной дыре -. и получил первый из длинного ряда
сюрпризов. Он обнаружил, что черные дыры совсем не черные, а окружены
ореолом теплового излучения. Являясь следствием атомной теории, излучение
Хокинга существенно только для микроскопических черных дыр, размеры
которых сравнимы с размерами ядер. Однако благодаря этому излучению у
каждой черной дыры возникает новый вид энтропии, что подтверждает
первоначальную догадку Бек^нштейна о ее связи с площадью поверхности
черной дыры. Энергия может попадать в черную дыру извне, а спустя время,
необходимое для вытекания излучения Хокинга, вновь вернуться в окружающее
пространство Во всех подобных процессах обмена полная энтропия,
складывающаяся из обычной энтропии и площади черной дыры, не должна
никогда уменьшаться.
Насколько точен обобщенный второй закон термодинамики? В простых
процессах обмена энергией энтропия черной дыры, несомненно, восполняет
недостачу, вызванную потерей обычной энтропии в недрах черной дыры.
Однако повторение мысленного эксперимента с подвешенным ящиком вызывает
затруднение. Дело в том, что по мере приближения ящика к горизонту черной
дыры, эффективная энергия его содержимого уменьшается вследствие действия
гравитации черной дыры. В этом можно убедиться, вычислив работу,
совершаемую силой тяжести над содержимым ящика при его опускании.
Гравитационное поле черной дыры столь велико, что по мере приближения к
горизонту полная энергия содержимого ящика (с учетом массы покоя т,
эквивалентной энергии Е = тс2) стремится к нулю. Отсюда следует, что если
открыть дверцу ящика и сбросить его содержимое в черную дыру, то
переданная энергия окажется значительно меньше первоначально заключенной
в ящике.
Нетрудно оценить важность этого "недостатка" энергии. Размеры черной
дыры определяются ее полной энергией: добавление энергии пропорционально
увеличивает ее размеры. Энтропия черной дыры также зависит от ее
размеров, точнее, от площади горизонта; тем самым добавление энергии
приводит к росту энтропии черной дыры. Трудность в описанном мысленном
опыте заключается в том, что "недостаток" энергии уменьшает рост энтропии
черной дыры. Бекенштейн установил, что если открыть ящик очень близко от
горизонта, то эффективная тепловая энергия настолько истощится, что ее не
хватит для "оплаты" энтропии черной дыры, т. е. для компенсации избытка
энтропии, возникшего в черной дыре вследствие попадания в нее теплового
излучения. Это приводит к нарушению второго закона термодинамики и
открывает путь к построению вечного двигателя.
Существует ли "космический план"?
251
Проведя исчерпывающий анализ проблемы в целом, Уильям Унру из
университета в Британской Колумбии и Роберт Уолд из Чикагского
университета смогли разрешить эту трудность. Их соображения основаны на
том, что в мысленном эксперименте совершенно выпущены из виду квантовые
эффекты черных дыр, существенно влияющие на содержимое ящика. Вследствие
эффекта Хокинга черная дыра издали представляется окутанной тепловым
излучением. Хотя температура большой черной дыры пренебрежимо мала,
эффективная температура, воспринимаемая ящиком, неуклонно возрастает по
мере его приближения к горизонту.
Рост эффективной температуры можно представить себе следующим
образом. Гравитационное поле черной дыры приводит к тому, что время течет
все медленнее и медленнее по мере приближения к черной дыре; на уровне
горизонта время полностью останавливается - разумеется, лишь по отношению
к удаленным часам. Тепловое излучение, представляющее собой волны,
содержит бесчисленное количество естественных "часов" - колебаний,
которые по мере приближения к черной дыре вынуждены "тикать" в
замедляющемся времени более учащенно, чтобы не отставать от часов,
расположенных выше над горизонтом, и таким образом поддерживать тепловое
равновесие. Более высокие частоты подразумевают более высокие
температуры, так что тепловое равновесие в гравитационном поле
предполагает наличие градиента температуры. Поскольку излучение Хокинга
имеет как раз такой равновесный характер, можно ожидать, что оно будет
более горячим вблизи черной дыры.
Вооружившись этой новой идеей, Унру и Уолд вскоре обнаружили, что
поведение подвешенного ящика коренным образом меняется. Чтобы удержать
собственное тепловое излучение, ящик должен иметь хорошо отражающие
Предыдущая << 1 .. 119 120 121 122 123 124 < 125 > 126 127 128 129 130 131 .. 136 >> Следующая