¿Cómo es el interior de un agujero negro?
Antes de 1970, mi investigación sobre la relatividad general se centraba principalmente en si existía una singularidad del big bang. Sin embargo, una noche de noviembre de 1970, poco después del nacimiento de mi hija Lucy, mientras me iba a la cama, comencé a pensar en los agujeros negros. Mi discapacidad hizo que este proceso fuera bastante lento, por lo que tenía mucho tiempo libre. En ese momento, no existía una definición precisa de si ese punto en el espacio-tiempo estaba dentro o fuera del agujero negro. Discutí con Roger Jay Penrose la idea de definir un agujero negro como un conjunto de eventos que no pueden escapar a una distancia, lo que ahora se conoce como una definición ampliamente aceptada. Esto significa que
el límite del agujero negro (es decir, el horizonte de sucesos) está compuesto de rayos de luz que resultan incapaces de escapar del agujero negro, y estos rayos de luz sólo pueden permanecer en el borde formado por el trayectoria espacio-temporal
(Figura 7.1). Es un poco como huir de la policía, pero simplemente escapar de ellos, ¡no escapar completamente!
Figura 7.1
De repente me di cuenta de que las trayectorias de estos rayos de luz nunca podrían acercarse entre sí. Si se acercan, acabarán chocando entre sí. Es como
conocer a otra persona huyendo de la policía al otro lado de la calle: ambos serán atrapados :(o, en este caso, caerán en un agujero negro. Por lo tanto, los trazos de rayos en el horizonte de sucesos siempre deben
se mueven en paralelo o se separan entre sí. Otra visión es que el horizonte de sucesos (es decir, el límite del agujero negro) es como el borde de una sombra: la sombra de la catástrofe que se avecina. Si ves la sombra proyectada por una fuente de luz (como el sol) a lo lejos, encontrarás que los rayos de luz en los bordes no se acercan entre sí.
Una breve historia del tiempo. - del universo al agujero negro por dotneter@teamfly
Si los rayos de luz del horizonte de sucesos (es decir, el límite del agujero negro) nunca se acercan entre sí, entonces el área de . el horizonte de sucesos puede permanecer igual o puede estar en algún punto intermedio. Cualquier tiempo entre
aumenta, pero nunca disminuye, porque esto significa que al menos algunos rayos en el límite deben estar cerca uno del otro. cada vez que
materia o radiación cae en un agujero negro, esta área aumentará (Figura 7.2) o si dos agujeros negros chocan y se fusionan en un agujero negro, el área del horizonte de eventos de; este agujero negro final será mayor o igual que el horizonte de sucesos del agujero negro original. La suma de las áreas (Figura 7.3) La naturaleza no decreciente del área del horizonte de sucesos impone una restricción importante al posible comportamiento del agujero negro. Estaba tan entusiasmado con mi descubrimiento que me quedé despierto toda la noche. Llamé a Roger Penrose y estuvo de acuerdo con mis resultados. Creo que realmente conocía la naturaleza de esta región, pero usó una definición ligeramente diferente de negro. agujero No me di cuenta de que, suponiendo que el agujero negro termine en un estado invariante en el tiempo, el límite y el área del agujero negro deberían ser los mismos según ambas definiciones
Figuras 7.2 y 7.3.
Es fácil relacionar el comportamiento no decreciente del área del agujero negro con el comportamiento de la cantidad física entropía. La entropía es una medida del grado de desorden del sistema.
nos dice que si no hay perturbación externa, las cosas siempre tienden a aumentar su desorden (por ejemplo, ¿simplemente dejas de mantener tu casa y ves qué pasa?
?) Uno puede crear orden a partir del desorden. (por ejemplo, puedes pintar una casa), pero debes consumir energía o energía, reduciendo así la energía ordenada disponible.
La segunda ley de la termodinámica describe exactamente esta idea, que establece: La entropía de un aislado. El sistema siempre aumenta, y cuando dos sistemas están conectados, la entropía del sistema combinado es mayor que la suma de las entropías de todos los sistemas independientes.
Por ejemplo, considere una caja de moléculas de gas. Piense en ello como bolas divertidas, en lugar de golpearse constantemente entre sí, rebotan constantemente en las paredes de la caja. Cuanto más caliente está el gas, más rápido se mueven las moléculas, por lo que golpean la caja. . suma de frecuencias de pared