הוקינג הוכיח שחורים שחורים כן פולטים סוג מסוים של חלקיקים
פיסיקאית מאוניברסיטת קרוליינה הצפונית טוענת שהוכיחה מתמטית כי חוֹרִים שְׁחוֹרִים אינם יכולים להתקיים. חורים שחורים הם גופים הנוצרים כאשר כוכבים מסויימים קורסים לתוך עצמם, והכבידה שלהם כה חזקה, עד ששום דבר אינו נפלט, מהם, כולל האור.
הפיסיקאי הבריטי סְטִיבֶן הוֹקִינְג הוכיח לפני כ-40 שנה כי חורים שחורים כן פולטים סוג מסוים של חלקיקים, והם קרויים על שמו “קרינת הוֹקִינְג”.
ואולם, הפרופסור לוֹרָה מֶרְסִינִי הְיוּטוֹן אומרת כי חישוביה מעלים שעם פליטת הקרינה מאבד הכוכב הקוֹרֶס גם מסה, ולכן אינו יכול ליצור חור שחור. החישובים מפורטים בפרסום מקדים של מאמרה, שהופץ באינטרנט.
פיסיקאים טרם הצליחו להוכיח סופית את קיומם של חורים שחורים אך בשנים האחרונות נאספו שפע של ראיות עקיפות להימצאותם של גופים כאלה במרכזיהן של גלקסיות רבות.
הערת העורך – אתר Universe Today הקדיש למחקר זה טור דעה ספקני, בסופו הוא מפנה שאלה, אם אין במרכז שביל החלב חור שחור, כיצד ניתן להסביר את התנועה שלהם כפי שהיא נראית בתמונה שבקישור.
31 תגובות
אני לא מבין לגמרי למה צריך להסב את השאלה לאנטרופיה. בכל מקרה, יש תשובה לשאלה הזו והיא אינפלציה. בתימצות-על ניתן לומר שאינפלציה המונעת על ידי שדה סקלרי יוצרת מרחב דה-סיטר עם אופק קוסמולוגי קטן מאוד, וכתוצאה מכך אנטרופיה קטנה מאוד. כל קונפיגורציה התחלתית תגיע למצב זה מהר מאוד משיקולים אנטרופיים-תרמיים (זה הפתרון עם האנטרופיה הגבוהה ביותר ביחס לפרמטרים).
בנוגע ל”גורם שהיווה לשינוי הערכים של הנקודה”, אני ממש לא מבין את השאלה. אם אתה שואל מה גרם לנקודה סינגולרית להתרחב למרחב בסקלה סופית, אז התשובה היא בדיוק מה שכתבתי בפוסט הראשון. מבחינה קלאסית אין תשובה כי אי אפשר לחקור שום דבר שקרוב מדי לסינגולריות. מבחינה קוונטית, עדיין לא ברור – יש מספר רעיונות במסגרת תורת המיתרים, למשל, אבל אף אחד מהם לא מגובה בראיות אמפיריות וגם כמודלים מתמטיים הם לא סגורים לגמרי.
צריך להסב את השאלה על האנטרופיה. איך זה קרה שהיקום היה בעל אנטרופיה נמוכה כל כך בהתחלה.
סוקרטס
מה פתאום. פשוט נולדתי במדינה שבה היו דוברים גם את השפה הרוסית. למרות המסגד שהיה מול ביתי דווקא למדתי רוסית יותר מאשר ערבית.
איינשטיינצו
מאיפה הבקיאות שלך בשפה הרוסית? האם את הדוקטורט שלך עשית באוניברסיטת פטריס לומומבה מוסקבה?
אלבנצו
אוקיי, עכשיו הבנתי למה התכוונת.
על זה כמובן אין ויכוח.
אבל זה בעצם תיאור של נקודה סינגולרית. ומכאן הייתה שאלתי: מהו הגורם (במילים אחרות: איך/כיצד) שהיווה לשינוי הערכים של הנקודה? מתוך כאוס נוצרה סימטריה, הכיצד? כבידה? איך- ברמה הקוונטית – הכבידה שינתה את היוצרות?
בפיזיקה מודרנית, כבידה מתוארת על ידי כך שהמרחב הוא עקום. כלומר, אם פותרים בעיה פיזיקלית תוך התעלמות מוחלטת מכבידה (שזה בסדר עבור 99% מהפיזיקה בעולם) אז פשוט שמים את הבעיה במרחב שטוח – כלומר, שלושה כיווני מרחב וכיוון זמן אחד כאשר היחס בין כיווני המרחב הוא בדיוק כמו מערכת צירים קרטזית. אם נרצה תיאור מתמטי, מדובר במרחב בו מרחקים נמדדים לפי המטריקה הבאה:
ds^2 = -dt^2 +dx^2 +dy^2 +dz^2
אחד המשפטים החשובים והמעניינים בפיזיקה הוא משפט נתר (על שם אמי נתר, מתמטיקאית מבריקה מתחילת המאה ה-20) שאומר שכל סימטריה בפיזיקה מלווה בגודל שמור. במטריקה שכתבנו למעלה יש סימטריה להזזות בזמן (כלומר, אם נבצע ניסוי ב-t=0 ונחזור עליו ב-t=1, הפיזיקה לא תשתנה ונצפה לקבל אותה תוצאה). הגודל השמור שקשור לסימטריה הזו נקרא אנרגיה.
מבלי להכנס יותר מדי לפרטים המתמטיים, במפץ הגדול המטריקה מתחרבשת ומפסיקה לקיים תכונות הכרחיות להגדרת האנרגיה (ושוב – אם נכנס למתמטיקה לרגע – המטריקה אינה שטוחה אסימפטוטית, ואינה סטציונרית).
ההגדרה פשוט אינה תקפה. אם גודל אינו מוגדר בצורה חד משמעית, אי אפשר לקרוא לו אינסופי…
אלבנצו
אוקיי. יש הבנה. אנחנו מסכימים על הכל.
רק דבר אחד:
למה אתה מתכוון ש “לא ניתן לומר שהאנרגיה היא אינסופית.”? – אתה יכול לפרט? גם תיאורים מתמטיים יעזרו. (מפני שבתגובות קודמות טענת שהמרחב הוא אינסופי, לכן לא הבנתי את כוונתך).
הסינגולריות המתמטית מופיעה ב-t=0, כלומר כאשר המידה של היקום היא 0. זה אכן קטן מאורך פלנק – וזה גם מה שאמרתי בתגובה הקודמת. קצת לפני שמגיעים לסינגולריות הגיאומטרית, יש לנו בעיה בתורה הפיזיקלית הקלאסית ולכן ליחסות כללית אין באמת מה להגיד על המפץ הגדול עצמו, אלא רק על כל מה שקרה שבריר שניה אחריו.
אינני מבין את המשפט “ממנה נוצר אורך פלאנק”. תוכל להסביר למה התכוונת? אורך פלנק הוא גודל אופייני בטבע, מספר כלשהו. אם התכוונת שיקום בגודל פלנק התקבל על ידי התנפחות שהתחילה מהסינגולריות, אז זו אכן הגישה הקלאסית לבעיה. כיצד מכניקת הקוונטים משפיעה על התשובה, עדיין לא ברור לגמרי.
וכן, יש לך טעות אחת. לא ניתן לומר שהאנרגיה היא אינסופית. אנרגיה היא גודל הרבה יותר חמקמק ממה שאנו רגילים אליו בפיזיקה היומיומית שאנו נתקלים בה. במרחבים עקומים, ההגדרה של אנרגיה הרבה יותר פתלתלה. ספציפית בנקודה הסינגולרית, אנרגיה אינה גודל מוגדר היטב (לא נכנס לפרטים המתמטיים), ובהחלט לא ניתן לומר שהאנרגיה היא אינסופית.
ולא, איני מכיר את האדם שהזכרת.
אלבנצו
איך הסקת שלא קראתי תגובתך בעיון..? טוב, לא משנה.
ההסבר שנתת מוכר לי ואני בהחלט מקבל את הטענה. חוץ מדבר אחד:
עד כמה שאני יודע, הנקודה הסינגולרית היא קטנה מאורך פלאנק. וממנה נוצר אורך פלאנק. המרחב שלה הוא קטן מאורך פלאנק. והאנרגיה היא אינסופית. האם יש כאן טעות כלשהי?
(אגב, אתה מכיר את גילי נאמן-מרום?)
סוקרטס
האם התכוונת ל: זבטרה זבסטובקה?
אם כן, הפירוש הוא: מחר שביתה.
קודם כל, זה לא חומר ולא אנרגיה, זה המרחב שיש לו מידה 0. השתמשתי במילה “חומר” כי עניתי למגיב שדיבר במונחי חומר. אם היית קורא את תגובתי בעיון היית מבין ששום דבר לא באמת מקובץ לנקודה – החומר, האנרגיה, וואטאבר – הכל פרוס על פני מרחב אינסופי שגודלו הוא 0.
בנוגע ל”יצירת” המרחב זמן. אז בתורה הקלאסית של המפץ הגדול, המרחב זמן לא נוצר מהסינגולריות. המרחב זמן קיים אבל הסקלה שלו משתנה בזמן והמפץ הגדול היא הנקודה (הסינגולרית מבחינה מתמטית ולכן שמה “הסינגולריות”) שהסקלה היא 0. קרוב לנקודה זו, כאשר הסקלה היא אורך פלנק, יחסות כללית מפסיקה להיות תורה אמינה ולכן אינה יכולה לספר לנו בדיוק מה קרה שם. לשם כך צריך תורה שמסבירה גרוויטציה באופן קוונטי.
במסגרת תורת המיתרים, שהיא תורת כבידה קוונטית, ישנן מספר השערות למכניזם של המפץ הגדול. אף אחת מהן לא מוכחת או מגובה במספיק ראיות כדי שיהיה לגביה קונצנזוס. דוגמא לעבודות בתחום זה הן התנגשות של ממברנות (עצמים מורחבים בתורת המיתרים בעלי מימדים מרובים), או emergent space time. כלומר, מבנים מתמטיים שבקירוב מסוים (נניח, אנרגיות נמוכות) יוצרות גיאומטריה. קצת קשה להסביר את הרעיון מבלי להכנס למתמטיקה שלו, אבל הוא דווקא מעניין וגורס שהמרחב אינו מאפיין בסיסי של היקום שלנו אלא תוצאה של תהליכים פיזיקליים אבסטרקטיים יותר.
איינשטיינצו
אחד המגיבים סיפר לי שאתה דובר רוסית על בורייה. לא מזמן שמעתי את הביטוי זפרה זבטובסקה אולי אתה ידוע מה פירוש הביטוי ?אשמח לקבל את תשובתך.
אלבנצו
דרך אגב, זה לא חומר שמקובץ בנקודה אלא אנרגיה.
אלבנצו
כיצד מתוך הנקודה הסינגולרית נוצר המרחב זמן?
כל המטומטמים והטפשים שתוקפים את המדע לא שמים לב שהמחשב שבו הם משתמשים לתקוף את המדע הוא תוצר מדעי נטו.
ולגבי ה”הוכחה”. גבר בעבר כתבתי שחור שחור לא יוכל להיות קיים בהווה, תמיד רק בעתיד. כי הזמן בסיבת גוף דחוס מואט. כנראה שהתוצאה שלה הוא בדיוק מה שטענתי כבר אז שעד שהעתיד יגיע החור השחור כבר יתנדף.
בכל מקרה גופים שהולכים לקראת קריסה לחור שחור אידאלי (שלא מתקיים במציאות) יכולים להיחשב לחור שחור לכל עניין אחר.
גבריאל,
המפץ הגדול הוא רעיון פיזיקלי לא טריוויאלי, והפשטת-יתר שלו כפיצוץ היא לא נכונה וכמובן שתגרום לבלבול. התבוננות קצת יותר מעמיקה במודל מראה שזה לא נכון להגיד שכל החומר היה מרוכז בנקודה אחת בעת המפץ, אלא שהחומר היה מפוזר על פני מרחב שטוח ואינסופי (במודלים הפשוטים ביותר של המפץ הגדול) אך בעת המפץ כל המרחב הזה היה בגודל אפסי (או מסדר גודל פלנק). אני יודע שזה נשמע מבלבל אבל אם מסתכלים על המודל המתמטי אז ההבדל בין מה שאתה אומר (כל החומר דחוס בנקודה ולכן צריכה להיות קריסה גרביטציונית שמונעת מחומר לברוח) ובין מה שבאמת אומר המודל, נהיה הרבה יותר ברור.
גבריאל
החומר לא “ברח” מהחור. החור עצמו גדל וגדל וממשיך לגדול.
תדמיין שהיינו חיים על בלון ממש קטן. עכשיו – מתחילים לנפח את הבלון. אנחנו לא יכולים לברוח מהגומי של הבלון ובכל זאת אנחנו רואים שכל דבר מתרחק מאיתנו. ביקום הגומי של הבלון הוא תלת-מימדי, והניפוח הוא לאורך ציר רביעי – ציר הזמן.
אני לא פיסיקאי, אבל ההסבר הזה עוזר לי לדמיין מה באמת קרה.
אני לא פזיקיאי אבללללל
אם חומר רב מאוד נאסף לנקודה מסויימת במרחב אזי הוא קורס לתוך עצמו והופך לחור שחור
ואותו חור שחור כלום לא יכול לברוח ממנו החוצה אפילו אור
אז כיצד זה קורה שבתחילת הווצרות היקום היתה מסה לפחות כמעט אין סופית מקובצת במקום אחד
ואז נוצר הפיצוץ הגדול שממנו כל היקום נברא
הרי בנקודה זו היה חייב להיות חור שחור שכלום לא בורח ממנו
אפילו הפיצוץ הגדול
אין שום קשר בין הסינגולריות של המפץ הגדול לבין הסינגולריות שיושבת בראשית של חור שחור. חוץ מזה, כמו שאמרו פה לפני, כל מה שמראים במאמר (בהנחה שהכל בו נכון) זה שתהליך קריסה ספציפי שהיה מקובל לחשוב שמביא לחור שחור, לא באמת מביא לתוצאה סופית זו. זה לא אומר בשום צורה שאין סינגולריות כבידתיות.
ההסבר שלך די קולע למאמר כפי שקורא אותו הדיוט (אני).
אע”פ כן אם היא צודקת, וזה נתון לבחינה של הקהיליה, שבזמן האחרון לא נסגרים שם דברים באופן מוחלט, יש בעיה לגבי היווצרות היקום שלנו, כי אם בדרך להיווצרות חור שחור הוא לא נוצר, אז לא ברור איך היה מפץ גדול. כי לא היתה סינגולריות. ברור שהיא עדיין לא הוכרזה כצודקת.
אני חושב שהכותרת ממש מוגזמת ובינתיים אין לקבור את החורים השחורים – אסביר.
על מה בעצם המאמר?
ראשית אני ממליץ לכולם לקרוא את ה-introduction של המאמר המדובר (אליו הפנה יוסי). אמנם המאמר עצמו כתוב לפיסיקאים העוסקים בנושא, אך מההקדמה בהחלט ניתן ללמוד לפחות על מה הדיון. לאלו מכן שלא יקראו להלן הסיכום המאד לא מוסמך שלי:
כשהמרחב עקום נוצרים מתוך המרחב הריק חלקיקים מחלקיקים שונים – אלו נפלטים החוצה וכך נושאים עימם אנרגיה – זוהי קרינת בקנשטיין-הוקינג. אם יש חור שחור, יציב ישן וקיים, המרחב סביבו עקום בצורה ידועה ובמצב כזה יודעים לחשב את הקרינה הנפלטת (החישוב הזה משיקולים קוונטיים הוא התרומה של הוקינג לקרינת בקנשטיין-הוקינג).
השאלה כעת היא מה קורה כאשר כוכב קורס ונוצר חור שחור, במצב כזה המרחב עקום, אבל גם משתנה בזמן ואז לא טריוויאלי לעשות את החישוב הנ”ל וא-פריורית קיימת האפשרות שהחלקיקים שנוצרו אנרגטיים דיים כדי למנוע את הקריסה ובכך את היווצרות החור השחור.
המאמר הזה דן בעצם בשאלה מה המאפיינים של הקרינה הנוצרת בעת יצירת חור שחור והאם היא עשויה למנוע את היצירה – תחת הההנחות של המאמר הכותבת טוענת שחורים שחורים לא נוצרים.
מה דעתי על הנושא ולמה אני לא דואג לחורים השחורים:
ראשית קודם כל צריך לחכות ולראות שהמאמר מתקבל ולא נמצאות בו שגיאות טכניות,
בכל מקרה גם אם כן, יש בהנחות באשר לכוכב הקורס כמה בעיות מהותיות שגורמים לו להיות לא רלוונטי במציאות:
– הכוכב שמניחים עשוי אבק – כלומר הוא עשוי גז בטמפ’ 0 ללא כל לחץ לא משנה באיזו צפיפות. מיותר לציין שזה לא כל כך ריאלי לכוכב אמיתי.
– הפתרון נבחן עבור סימטריה ספרית ויציבותו של הפתרון לא נבחנה. זהו פגם משמעותי מאד שכן אם הפתרון אינו יציב משמעות הדבר כי אם אטום אחד חורג מסימטריה ספרית הפתרון כולו ייתמוטט וחור שחור יווצר. לכן שאלת היציבות קריטית לאמיתותו של הפתרון.
חשוב לציין כי שני פגמים אלו מוזכרים ממש בסיכום המאמר אשר בצורה צנועה למדי, מציין כי למעשה הכוכב בו דנים הוא אובייקט מתמטי ולאו דווקא פיסיקאלי.
לטעמי, יש בהנחת הספריות פגם נוסף קריטי למדי
כאמור, הכוכב שמניחים ספרי-סימטרי, כלומר הכוכב אינו מסתובב ויוצר חור שחור חסר ספין. זהו מקרה מאד מוזר שכן נכון להיום הדעה הרווחת היא כי חורים שחורים כוכביים נוצרים מכוכבים מסתובבים בעלי ספין גבוה באירועים אנרגטיים מאד הקרויים long GRB (מתפרצי קרינת גמא ארוכים). האירועים הללו מאד לא ספרי-סימטריים ונראה החורים השחורים הנוצרים בהם עם ספין גבוה מאד. באשר לחורים שחורים הנוצרים ישר חסרי ספין, אולי יש תהליך שייצור אותו אך בינתיים אני לא מכיר אירוע אסטרופיסיקאלי המקושר ליצירה כזו.
בקיצור,
המאמר אינו מתיימר לשלול חורים שחורים אלא רק להציע פתרון למקרה קל של חורים שחורים פשוטים ביותר במקרה לא כל כך פיסיקאלי אך פתיר. לאור זאת, ממש מוגזם לפסול קיומם של חורים שחורים על סמך מאמר מעין זה.
ראיתי סרט בערוץ המדע עם צילומים מדהימים ממרכז שביל החלב שבהם נראים כוכבים ענקיים מסתובבים במהירות גבוהה סביב….. שום דבר. מדובר בכוכבים רבים (ראיתי לפחות תריסר) שמקיפים את “שום דבר” בזוויות מרחביות שונות. (מימין לשמאל, מלמעלה למטה, ופנימה החוצה בזוויות שונות.
אם המדענית המוזכרת למעלה צודקת – אולי מדובר בהתפרקות איטית של חור שחור. ימים יגידו.
זה בקנשטיין!! לא הוקינג
i realy dont give a shit
המאמר המקורי למי שרוצה להוריד אותו
http://arxiv.org/pdf/1406.1525v1.pdf
מאמר קצר 4 עמודים שראוי לקרוא אותו. לא שחצני, חישובי. אינני אומר שהיא צודקת רק שהפיזיקה לפעמים נתפסת בקונספט ואולי היא צודקת.
אני לא מספיק מבין.
כהרגלו של מדע, מה שמתחיל באמונה על מה זה חור שחור (הוקינג) הופך בהמשך לאמונה אחרת שחור שחור זה קיים, אבל בעצם משהן קצת אחר ממה שחשבנו, וכך הלאה. למי שמרגיש ולמי שלא, המדע זה סוג של אמונה והיא משתנה ועוברת אבלוציה. לא רחוק היום , כך אני מאמין, שהמדע יגיע למסקנה, שהמפץ הגדול, זה בעצם לא מה ש”חשבנו עד היום”, וגם אבולוציה היא לא מה שחשבנו עליה עד היום. חג שמח
ומה קורה אם שני חורים אפורים מתמזגים?
הכותרת מטעה.
מה שניטען במאמר איננו שלא קיימים חורים שחורים, אלא שאילו שקיימים לא נוצרו מקריסה של שמשות מסיביות.
הטענה במאמר לא סותרת את האפשרות שחורים שחורים חדשים יכולים להווצר בתהליכים אחרים (שלא מוכרים לנו), או שיש חורים שחורים שהיו קיימים מאז ומתמיד, או שיש חורים שחורים שנוצרו בזמן שהיקום נוצר (בכפיפות למצבים פיסיקלים שאינם מובנים לנו כיום).
מקור אי ההבנה היא שעד היום הייתה רק תיאוריה מוכרת להיווצרות חור שחור מקריסה גרביטציונית של שמש עם מסה מסיבית (מעל גודל מסויים), אף חד לא הציע תיאוריות אחרות להיווצרות חורים שחורים.
העובדה שיש חורים שחורים כמעט וודאית על פי תצפיות (שהרי יש חלקים בחלל היקום שמהם אין שום פליטת קרינה). העובדה שלא ניתן להסביר את היווצרותם של אותם חלקים אפלים לא מוכיחה שהם אינם קיימים.
הכוונה במאמר המקורי שה”לא חור שחור” הוא גוף מסיבי מאד, אבל קצת יותר גדול מרדיוס שוורצשילד שהוא הרדיוס של “אופק הארועים”. ואם נוספת מסה כך שהגודל כן מגיע לרדיוס הזה, אז מסה יוצאת החוצה בצורת קרינת הוקינס, שאלו חלקיקים שנוצרים באזור רדיוס שוורצשילד ויוצאים החוצה, וכך מסת הגוף יורדת. כלומר כשהגוף נוצר, יש תחרות בין איסוף המסה ופליטת המסה כך שהגוף גדל וגדל אבל לעולם לא גדל מספיק מהר להשיג את רדיוס שוורצשילד.
אני לא מבין מספיק בחישובים, אבל אם זה המקרה, אז במרכז שביל החלב יש גוף בעל מסה אדירה, אבל הוא לא חור שחור כי רדיוסו קצת מעל רדיוס שוורצשילד. כך שאין סתירה לצילומי הכוכבים שמסתובבים סביב הגוף, רק שינוי בפרטים של מבנה הגוף האדיר הזה ובתהליך היווצרותו. אי אפשר לראות במילא בגלל שכבות של אבק ושברי כוכבים שמסתובבים סביב הגוף ומסתירים. אולי פעם תהיה טכנולוגיה טלסקופית מתאימה.
טוב הפרופסור הנכבדת לא הוכיחה “שחורים שחורים” אינם קיימים אלא רק שאותם עצמים שלו מאבדים את מסתם עם הזמן ….זה לא סותר את הוקינג ..אני לא מבין איפה התגלית הגדולה פה ?….. מישהו יכול להסביר לי ?
תמיד טענתי שאין הוכחה להיווצרות חורים שחורים בגלל שחוקי הפיזיקה בהם משתמשים לא הוכחו בסביבה הקיצונית של החור השחור לכן אנו לא יכולים לדעת כיצד המסה והקרינה יתנהגו בשלבים האחרונים של היווצרות “החור השחור”
חג שמח
יהודה סבדרמיש