abonnement bol.com Unibet Coolblue
  zondag 23 december 2018 @ 21:14:19 #1
475382 TechnoCat
Be patient or become one
pi_183929126
Ik zal eerlijk zijn. Het concept "Hawking straling" blijft voor mij nog erg moeilijk te bevatten. Ik kan er vaag een idee van maken maar daar blijft het ook bij. Zeker omdat ik geen wetenschapper en zeker geen fysicus is het begrijpen van deze theorie erg lastig. En ja, het is nog steeds een theorie die feitelijk nog niet eens 100% bevestigd is.

Goed. Ik vraag me al een poosje iets af. Aldus de omschrijving van Hawking straling zou een zwart gat, afhankelijk van z'n grootte in xx aantal jaren uit zich zelf verdampen. Dit komt omdat er, en nu komt het 1e redelijk onbegrijpbaar deel, "Virtuele Deeltjes" ontstaan op extra de grens van de waarnemingshorizon van het zwart gat. Op de ÚÚn of andere manier splitsen beide deeltjes zich, eentje valt in het zwart gat en het andere ontsnapt het zwart gat en neemt een deel van de energie van het zwart gat mee.

Alvorens over achtergrondstraling te beginnen een aantal onbegrijpbare vragen:
- "Virtuele deeltjes" die uit het niets zichzelf creŰren? Huh wat?
- Deeltjes zijn deeltjes, bij virtueel denk ik aan een virtual reality, iets wat je ziet, maar wat niet bestaat. In welke context doelt men hier op een "Virtueel deeltje"?
- Wat is een Virtueel Deeltje? Een proton? iets kleiner? iets groters? Een atoom? Een stukje donkere materie?
- Waar komt het zo maar vandaan, uit het niets?
- Waarom zou het tweede deeltje op de rand van de waarnemingshorizon tevens niet in het zwarte gat vallen? De zwaartekracht is daar enorm, rond 'c'.
- Als de helft van een virtueel deeltje (wat het ook mag zijn) in een zwart gat, dat maakt het zwart gat alleen maar zwaarder toch? Ook al weet het andere deeltje te ontsnappen?

Oke, afgezien van deze 20.000 vragen en het twijfelachtige bestaan van virtuele deeltjes komt automatisch de volgende gedachte bij me op:

Het heelal is doordrong van achtergrondstraling. Voortgekomen uit de oerknal en het heelal is er gevuld mee. Deze straling nadert het zwart gat van ALLE kanten en wordt dan ook keurig door het zwarte gat opgenomen.

Is het nu niet zo dat de achtergrondstraling het zwarte gat meer voed dan Hawking straling het doet verdampen? Hawking straling lijkt me incidenteel, tenzij er aan de lopende band virtuele deeltjes ontstaan op de waarnemingshorizon, maar dan mag iemand mij eens uitleggen waarom dit gebeurt?

Wat wel denkbaar is, is dat als het heelal 50 miljard jaar ouder is en de achtergrondstraling tot zo goed als 0 is gereduceerd, dat Hawking straling, als het al bestaat en de theorie klopt een zwart gat langzaam, maar dan ook tergend langzaam kan doen verdampen. En als Hawking straling het niet doet dan doet de uitzetting van ruimte tijd het wel, HEEL ver in de toekomst waarbij ruimte zo hard uitzet dat zelf sterren en planeten uit elkaar vallen.
pi_183935846
Die uitleg met virtuele deeltjes is onzin. Het is ooit door Hawking bedacht als een visuele analogie die vervolgens door diverse mensen als serieus is opgevat.

Virtuele deeltjes zijn boekhoudmiddeltjes om kwantumeffecten door te rekenen. Als je wilt weten wat de kans op toestand B is, gegeven toestand A, dan moet je volgens de QM over "alle mogelijkheden sommeren". Dit is in feite niks anders dan Huygens principe quantumstyle,

https://nl.wikipedia.org/wiki/Principe_van_Huygens-Fresnel

Het zegt in feite dat, om te verklaren hoe een golffront zich voortbeweegt, je elk punt op dat golffront mag opvatten als de bron voor een nieuw golffront. Zo wordt het totale golffront een "som over alle golffronten". Wiskundigen zullen hier het superpositieprincipe in herkennen. In de QM werk je met golffuncties, en deze golven zullen net als andere golven aan de klassieke fenomenen voldoen, zoals Huygens principe.

Op papier gedragen de resulterende tussentoestanden waarover je sommeert zich wiskundig als deeltjes die echter niet aan Einsteins energierelatie voldoen. Dat geeft niet; je meet ze toch niet. Je meet alleen toestand A en B. Bovendien zijn deze tussentoestanden het gevolg van de manier waarop je de berekening doet, namelijk als een machtreeksontwikkeling. Je kunt het vergelijken met hoe we bijvoorbeeld het getal 2 kunnen schrijven:

2 = 1 + 1/2 + 1/4 + 1/9 + 1/25 + 1/36 + ...

Om twee meter af te leggen hoeven we natuurlijk niet fysiek eerst 1 meter af te leggen, dan 1/2, dan 1/4 etc. etc. In essentie is dit Zeno's paradox; Zeno kon nog niet met limieten rekenen. In dit geval weten we wat er exact uit die machtreeks komt, maar als we interacties in de QM willen doorrekenen, weten we dat vrijwel nooit. We moeten machtreeksen gebruiken en die vervolgens afkappen om benaderingen te maken. Zouden we interacties exact kunnen doorrekenen, dan zouden die "virtuele deeltjes" als sneeuw voor de zon verdwijnen, net zoals we het getal 2 niet elke keer als een oneindige reeks breuken hoeven te schrijven. Maar nogmaals: die kwantumeffecten dragen wel bij aan het eindresultaat; de interpretatie ervan als "deeltjes" is echter alleen voor het beelddenken.

Die tussentoestanden hebben dus wel degelijk invloed, net zoals al die breuken hierboven bijdragen aan het getal 2; we noemen ze "kwantumeffecten". Omdat ze wiskundig lijken als deeltjes die "alle mogelijke energieŰn bevatten", werden ze "virtuele deeltjes" genoemd. Maar nogmaals: het zijn boekhoudmiddeltjes. Hun effect is er wel degelijk, maar het zijn geen deeltjes. Deze manier van denken is breed verspreid in de QM.

Wat Hawkingstraling dan wel precies is, is erg moeilijk uit te leggen in termen van klassieke fenomenen; het berust op het feit dat in kwantumveldentheorieŰn vacua alleen covariant zijn onder inertiaalwaarnemers en je dus verschillende opvattingen krijgt van vacua in gekromde ruimtetijden.

Maar ik kan wel een poging doen om het aannemelijk te maken. In de klassieke mechanica heb je zogenaamde schijnkrachten. Dat zijn krachten die "opduiken" als je naar versnelde waarnemers gaat. Newtons 2e wet "F=m*a=0" heeft alleen dezelfde vorm voor waarnemers die met constante snelheid reizen, zgn. inertiaalwaarnemers. Als 1 inertiaalwaarnemer zal zeggen dat er geen krachten spelen, dan zullen alle inertiaalwaarnemers dat doen. Als je vervolgens naar versnelde waarnemers gaat, dan wordt deze 2e wet "F=m*a + schijnkrachten = 0". Oftewel, "F=m*a=-schijnkrachten". We noemen deze krachten "schijn", omdat ze verdwijnen als je weer naar zogenaamde inertiaalwaarnemers teruggaat. Denk aan het feit dat je in een versnelde trein in je stoel wordt gedrukt, of de centrifugaalkracht die je ervaart op een speeltoestel, of iets ingewikkelder; de Corioliskracht die orkanen "laat roteren". Als jij roteert, zul je zien dat objecten worden afgebogen. Maar wat er in feite aan de hand is, is dat er geen krachten fysiek inwerken op die objecten; er werkt een kracht op jou!

In de QM geldt ook iets soortgelijks, maar dan voor wat je als "vacuŘm bestempelt": de toestand zonder deeltjes. Deze toestand blijkt, net als bij krachten, alleen hetzelfde te zijn voor alle inertiaalwaarnemers. Dus alle inertiaalwaarnemers zullen het eens zijn over wat precies "een toestand zonder deeltjes is". Als je gaat versnellen, dan zul je "deeltes" gaan meten, de zogenaamde Unruh-straling. Die energie moet ergens vandaan komen, en die komt van jouw versnelling. Vergelijk dit met het krachtenverhaal hierboven.

Nu is volgens Einstein een versnelling lokaal niet te onderscheiden van een zwaartekrachtsveld. Dat is Einsteins befaamde equivalentieprincipe,

https://en.wikipedia.org/wiki/Equivalence_principle

en vormt de sleutel tot het begrijpen van de algemene relativiteitstheorie. Dus zal bij een zwart gat eenzelfde soort fenomeen optreden. Dit fenomeen noemen we Hawkingstraling. Dit is een beetje kort door de bocht, want de waarnemershorizon van het zwarte gat speelt een belangrijke rol. Versnelde waarnemers nemen namelijk in de speciale relativiteitstheorie ook zo'n horizon waar, de zgn. "Rindler horizon",

http://www.gregegan.net/SCIENCE/Rindler/RindlerHorizon.html

Deze uitleg is ingewikkelder dan "de virtuele deeltjes die uit het niets verschijnen en verdwijnen", maar nogmaals: dat is onzin. Het is een analogie die je niet letterlijk moet nemen. Doe je dat wel, dan kom je al gauw op allerlei vragen uit (hoe kunnen virtuele deeltjes ontsnappen aan een zwart gat? Schenden ze energiebehoud?). Het zijn dezelfde soort vragen die je kunt stellen als iemand zegt dat hij/zij kijkt alsof-ie een spook heeft gezien (waar is het spook? Hoe snel ging het?)

[ Bericht 4% gewijzigd door Haushofer op 24-12-2018 12:57:23 ]
Ge´nteresseerd in kwantummechanica, kosmologie, relativiteit, wormgaten, nieuwe deeltjes in de LHC of de aard van de oerknal? Dan is mijn boek "Ruimte, tijd, materie" wellicht wat voor je: https://www.epsilon-uitga(...)e-tijd-materie/10996
pi_183935956
quote:
0s.gif Op zondag 23 december 2018 21:14 schreef TechnoCat het volgende:
Is het nu niet zo dat de achtergrondstraling het zwarte gat meer voed dan Hawking straling het doet verdampen?
Ja. Je kunt uitrekenen bij welke massa een zwart gat meer CMB-straling zal absorberen dan Hawkingstraling zal uitzenden. Alleen bij hele lichte zwarte gaten zal de Hawkingstraling domineren.

Zie daar een reden waarom Hawking waarschijnlijk nooit een Nobelprijs had kunnen krijgen. :P
Ge´nteresseerd in kwantummechanica, kosmologie, relativiteit, wormgaten, nieuwe deeltjes in de LHC of de aard van de oerknal? Dan is mijn boek "Ruimte, tijd, materie" wellicht wat voor je: https://www.epsilon-uitga(...)e-tijd-materie/10996
pi_183936213
Een leuk artikel trouwens over hoe met soortgelijke situaties uit de vloeistofdynamica Hawkingstraling aannemelijk kan worden gemaakt:

https://www.quantamagazin(...)-real-ones-20161108/

Je ziet dat ook daar weer die analogie wordt gebruikt van "virtuele deeltjes". ;)
Ge´nteresseerd in kwantummechanica, kosmologie, relativiteit, wormgaten, nieuwe deeltjes in de LHC of de aard van de oerknal? Dan is mijn boek "Ruimte, tijd, materie" wellicht wat voor je: https://www.epsilon-uitga(...)e-tijd-materie/10996
pi_183937991
Haushofer je hebt me gered. Ik was aan het bedenken hoe ik mijn hoofd ga laten begrijpen waarom ik met differentiaalrekenen bezig ben.

Dit is exact wat ik even nodig had.
Groene zeep op je rug en af laten glijden
pi_183967618
Nu zijn bij bijna alle zwarte gaten jets aanwezig, hierbij wordt ge´oniseerd gas langs de draaiingsas met relativistische snelheid naar buiten geblazen.
Ik neem aan dat dat gas uit de omgeving van het zwarte gat afkomstig is.
Het aandrijfmechanisme komt wel vanuit het zwarte gat, dit is een magnetisch veld dat door het hoge toerental schroefvormig opgewonden is.
Verliest het zwarte gaat hierdoor veel energie?
  dinsdag 25 december 2018 @ 22:55:52 #7
475382 TechnoCat
Be patient or become one
pi_183969219
quote:
0s.gif Op dinsdag 25 december 2018 21:46 schreef Schonedal het volgende:
Nu zijn bij bijna alle zwarte gaten jets aanwezig, hierbij wordt ge´oniseerd gas langs de draaiingsas met relativistische snelheid naar buiten geblazen.
Ik neem aan dat dat gas uit de omgeving van het zwarte gat afkomstig is.
Het aandrijfmechanisme komt wel vanuit het zwarte gat, dit is een magnetisch veld dat door het hoge toerental schroefvormig opgewonden is.
Verliest het zwarte gaat hierdoor veel energie?
Het gas komt uit de omgeving van het zwarte gat, niet UIT het zwarte gat. Dit effect wordt juist bereikt doordat het zwarte gat gulzig gas aan het verslinden is. Het verliest sowieso geen massa. En door de toename van de massa waarschijnlijk ook geen energie.
abonnement bol.com Unibet Coolblue
Forum Opties
Forumhop:
Hop naar:
(afkorting, bv 'KLB')