地球与环境 2022-01-18 10:54

1969年,英国物理学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)发现了一种特性,这种特性使得人们期待已久的热力学和黑洞力学之间的联系得以建立。通过发表在EPJ H上的新分析,来自巴西圣保罗São大学的Carla Rodrigues Almeida揭示了彭罗斯的动机和方法,并探索了他们对霍金辐射突破性发现的历史影响。

在20世纪50年代之前,许多物理学家不愿意接受黑洞是物理物体的观点,这与公认的热力学定律相一致。这张照片在接下来的20年里完全改变了,在1969年,彭罗斯首次展示了如何从旋转的黑洞中提取能量。他的理论建立在一个名为“能层”的新构想的区域上。

虽然它位于黑洞的边界之外,但能层内的时空与物体一起旋转,就像行星大气中的气体一样。彭罗斯提出,如果一块物质进入这个区域,它可能会分裂成两部分:其中一部分会落入黑洞;而另一个粒子可以逃逸,携带比原来粒子更多的能量。

在接下来的几年里,苏联物理学家雅科夫·泽尔多夫(Yakov Zel'doivh)从量子力学的角度探索了彭罗斯的发现。尽管他的工作受到政治环境的阻碍,Zel'doiv还是与西方物理学家建立了友好的合作关系。最终,通过这些关系出现的理论导致了斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)发现了新的量子效应,这种效应可以导致黑洞辐射质量。最后,物理学界相信黑洞确实可以遵守热力学定律。

在她的研究中,阿尔梅达在这个历史背景下调查了彭罗斯的提议。通过重访原始论文,分析技术细节,探索西方和苏联物理学家之间的关系,她的目标是揭开他们隐藏的历史。文章从彭罗斯的提议开始,通过一系列的推理,到热力学和黑洞物理学之间的类比;最终形成了霍金辐射的公式。

参考

参考文献:C·R·阿尔梅达《黑洞热力学:从彭罗斯过程到霍金辐射》。Epj h 46, 20(2021)。https://doi.org/10.1140/epjh/s13129-021-00022-9