Черные дыры — страница 5

  • Просмотров 8622
  • Скачиваний 374
  • Размер файла 33
    Кб

следующей дилемме: либо термодинамика вообще запрещает существование черных дыр, либо этот объект сам по себе обладает запасом доступной наблюдению извне энтропии, которая возрастает после падения на него горячего тела. Вторая возможность, которая и оказалась правильной, означает, что такое тело передает черной дыре как целому не только М, момент J и заряд Q, но и свою энтропию. Однако еще раньше, чем был сделан выбор в пользу

этой возможности, появилось довольно много теоретических указаний на то, что свойства одной из характеристик черной дыры – площади ее поверхности – действительно напоминают свойства энтропии. Одно из таких указаний относится к процессам естественной эволюции черной дыры – аккреции вещества на нее, слиянию двух черных дыр в одну и т.п. при полном отсутствии обратных процессов. Оказывается, с течением времени суммарная

площадь поверхности черных дыр, как и энтропия, либо возрастает, либо, в крайнем случае, остается постоянной1. Вообще оказалось, что аналогия между физикой черных дыр и термодинамикой простирается довольно далеко. Она относится как к конкретным термодинамическим устройствам (типа тепловой машины), так и к общим законам термодинамики, каждому из которых нашелся свой эквивалент в физике черных дыр. Есть такой эквивалент и у

известного термодинамического соотношения dE=θdS , где dE и dS – соответственно изменения энергии и энтропии тела; θ- температура2. Если определить связь между изменением энергии черной дыры dE=d(Mc²) и изменением ее поверхности dF=8πRgdRg , то, оказывается, она имеет вид dE=(c²/8πG)gdF, где g=c4/4GM –ускорение свободного падения на поверхности черной дыры. Сопоставляя приведенные выражения для dE в термодинамике и физике черных дыр,

можно прийти к следующему выводу: так как есть аналогия между поверхностью черной дыры F и энтропией S, то имеется и аналогия ускорения свободного падения на поверхности черной дыры g с температурой θ. ТЕМПЕРАТУРА И ЭНТРОПИЯ ЧЕРНОЙ ДЫРЫ. Существование черной дыры само по себе парадоксально. Черная дыра ведет себя, как тело с температурой, равной абсолютному нулю, потому что с помощью черной дыры можно полностью превратить

тепло в работу. При падении на черную дыру тело может производить работу за счет энергии гравитационного притяжения к черной дыре. Если какое-либо тело падает на черную дыру, то вся его энергия вместе с «энергией покоя» M0c² (M0 -масса покоя тела) может быть превращена в работу1. Таким образом, на границе черной дыры полная энергия тела обратится в нуль. Можно сказать, что масса покоя тела погасится отрицательной потенциальной