Буду изучать цитируемую тему.
Да, там разговор примерно с первой страницы зашёл... хотя много ерунды офтопиковой было.
-- 20.09.2014 15:33:54 --Вспомнил ещё одно место (for advanced readers):
Здесь действительно есть несколько туманное место. В классической ОТО при образовании чёрной дыры она "сохраняет информацию" только о полной массе, угловом моменте и электрическом заряде сколлапсировавшей материи. Но при этом надо помнить, что сама ОТО, как классическая теория, не рассматривает никаких зарядов, кроме электрического. Здесь нам надо рассмотреть барионный и лептонный заряды, возникающие в квантовой теории.
В испарении чёрных дыр, которое Хокинг предсказал на основе квантового полуклассического рассмотрения, чёрная дыра в конце концов исчезает, казалось бы, со всеми своими зарядами. Но очень быстро было получено, что эти заряды уходят с чёрной дыры в процессе испарения: имеется избыток и недостаток частиц с той или иной ориентацией, с тем или иным зарядом, так что испаряющаяся чёрная дыра теряет угловой момент и заряд. Когда она в конце концов исчезает, законы сохранения не нарушаются.
В современной квантовой теории есть два гипотетических варианта: что барионный и лептонный заряды сохраняются, и что они не сохраняются, а в каких-то высокоэнергетических процессах могут возникать и исчезать несбалансированно. Если эти заряды сохраняются, то чёрная дыра, возникшая при коллапсе вещества с такими зарядами, должна их в процессе испарения в конечном счёте сбросить, так же как и нескомпенсированный электрический. Если эти заряды не сохраняются, то они могут несохраняться и в процессах в чёрной дыре, и в конечном счёте после испарения заряды останутся другие, чем до коллапса. Тогда весь процесс коллапса-испарения можно в целом рассматривать как единую реакцию элементарных частиц, нарушающую законы сохранения так же, как и высокоэнергетичные столкновения частиц поодиночке.
В любом случае, получается, что после коллапса, но до испарения, чёрная дыра должна нести не только электрический, но и барионный и лептонный заряд. Так что возможны чёрные дыры из сколлапсировавшей материи и чёрные дыры из сколлапсировавшей антиматерии, и если их включить в общий баланс с нужным знаком, они отразят то соотношение материи и антиматерии, которое было до коллапса.
при образовании чёрной дыры она "сохраняет информацию" только о полной массе, угловом моменте и электрическом заряде сколлапсировавшей материи.
Это утверждение известно как теорема об «отсутствии волос» у чёрной дыры. В связи с этим вопрос: а как быть с магнитным моментом? почему его нет в списке величин, характеризующих ЧД? В общем случае мангитный момент не сводится к орбитальному моменту и заряду (не выражается через них). И вообще, что происходит с магнитным полем звезды при коллапсе?
В любом случае, получается, что после коллапса, но до испарения, чёрная дыра должна нести не только электрический, но и барионный и лептонный заряд.
По крайней мере Хокинг придерживался другого мнения. И не только он. Черная дыра является одним из механизмов нарушения барионного и лептонного зарядов: до коллапса звезда в основном (по массе) состоит из барионов, а после коллапса ЧД излучает преимущественно лептоны (нейтрино и антинейтрино) и фотоны. Хокинг даже рассматривал процессы с нарушением барионного заряда на микроуровне. Например, адрон виртуально переходит в микро-ЧД, которая затем "испаряется" на электрон (позитрон) и фотон.
В связи с этим вопрос: а как быть с магнитным моментом? почему его нет в списке величин, характеризующих ЧД? В общем случае мангитный момент не сводится к орбитальному моменту и заряду (не выражается через них).
Для ЧД магнитный момент к произведению углового момента на заряд сводится. Это связано с тем, что внешняя часть ЧД, вплоть до горизонта - чистый вакуум, и локально приводится к системе отсчёта с чистым электрическим полем. Магнитно-монопольные аналоги Райсснера-Нордстрёма и Керра-Ньюмена, которые могли бы не удовлетворять этому свойству, исключаются из соображений отсутствия магнитных зарядов в природе.
И вообще, что происходит с магнитным полем звезды при коллапсе?
Это как раз никто толком не знает, и актуальная проблема астрофизики. Например, одна из моделей при коллапсе двух НЗ в ЧД:
http://science.compulenta.ru/604371/ . Для коллапса звезды в НЗ магнитное поле может давать разные варианты, которые считаются ответственными за зоопарк НЗ-объектов с разными магнитными полями, и разных типов остатков сброшенного вещества (планетарные туманности и родственные им источники). В этой области идёт поток новых наблюдательных открытий и теоретических моделей и идей, до надёжного моделирования пока ещё очень далеко.
По крайней мере Хокинг придерживался другого мнения.
Дайте точную ссылку. Дело в том, что по некоторым вопросам Хокинг недавно сменил мнение и привёл сопутствующие соображения (спор с К. Торном).
Черная дыра является одним из механизмов нарушения барионного и лептонного зарядов: до коллапса звезда в основном (по массе) состоит из барионов, а после коллапса ЧД излучает преимущественно лептоны (нейтрино и антинейтрино) и фотоны.
В моделях Великого Объединения (GUT) барионный и лептонный заряды сохраняются не по отдельности, а вместе:
В современных идеях насчёт тёмной материи появляется приписываемый ей барионный и/или лептонный заряд:
причём постулируются процессы, в которых несимметрично образуются частицы обычной материи с положительным
и частицы тёмной материи с отрицательным
И тому подобный мешок вариантов. Я не стал про них про всех рассказывать, а попытался очертить в общем варианты со строгим и нестрогим сохранением. Если в микротеории сохранение строгое, то в испаряющейся ЧД оно должно отразиться на её спектре. Наконец, то, что ЧД испаряется в основном лептонами, не означает, что она
сбрасывает избыток заряда тоже именно лептонами: разность между лептонами и антилептонами может быть такой же, как между барионами и антибарионами, хотя сумма лептонов больше.
Хокинг даже рассматривал процессы с нарушением барионного заряда на микроуровне. Например, адрон виртуально переходит в микро-ЧД, которая затем "испаряется" на электрон (позитрон) и фотон.
Угу, но такие процессы всё равно не должны нарушать законы сохранения, заложенные в модель элементарных частиц.
-- 30.04.2011 18:53:00 --P. S.
Если в микротеории сохранение строгое, то в испаряющейся ЧД оно должно отразиться на её спектре.
Например, так: на ранних стадиях испарения, когда температура излучения меньше массы протона, ЧД излучает в основном лептоны, но в последней стадии испарения появляется преимущество в излучении барионов, достаточное, чтобы выправить баланс.
В любом случае, поток барионного и лептонного заряда через сингулярность должен быть нулевой, как и поток электрического заряда.
На ранних стадиях испарения, когда температура излучения меньше массы протона, ЧД излучает в основном лептоны, но в последней стадии испарения появляется преимущество в излучении барионов, достаточное, чтобы выправить баланс.
Испарение незаряженных ЧД - процесс симметричный по отношению к частицам и античастицам (это следует хотя бы из той же теоремы об отсутствии волос у ЧД). Суммарный заряд родившихся частиц (барионный или лептонный) равен нулю. В то же время протозвезда имеет избыток барионов (из-за нейтронов). Баланс выправить не удастся.
Испарение незаряженных ЧД - процесс симметричный по отношению к частицам и античастицам (это следует хотя бы из той же теоремы об отсутствии волос у ЧД).
Симметричный, если в ЧД нет других сохраняющихся зарядов. Теорема об отсутствии волос доказана в классической теории, где кроме электрического других зарядов нет. Кроме того, она вообще посвящена другому: поведению флуктуаций при коллапсе.
Подробнее об этом и о позиции Хокинга можно прочитать в википедии
http://ru.wikipedia.org/wiki/Исчезновение_информации_в_чёрной_дыре
Таким образом, создалась следующая ситуация:
существуют правдоподобные (но не доказанные) аргументы против вывода об исчезновении информации в ЧД;
последовательной и математически строгой теории образования и испарения ЧД с сохранением унитарности еще не создано;
делать сейчас выводы о правильности (или неправильности) того или иного продхода пока преждевременно.
И есть ли какие свойства чёрной дыры, которые могут указывать, на то, что она сформировалась из антиматерии?
Обычно считается, что нету, но недавнее мнение Хокинга может изменить ответ на этот вопрос (если чёрная дыра остаётся "запутанной" со своим хокинговским излучением, то она может сохранять барионный заряд, испаряя его).
Насколько я знаю, в ОТО нет понятия "барионный заряд". Поэтому вопрос был о том, как его в принципе можно пришить к решению ОТО, а не о конкретном мнении Хокинга.
Дело в том, что речь идёт о хокинговском излучении. Оно - квантовое явление, поэтому задействует не только ОТО, но и КТП: именно КТП позволяет сформулировать, как именно частицы рождаются на горизонте событий, и почему этот процесс в конечном счёте приводит к исчезновению чёрной дыры. КТП же позволяет сформулировать это и иначе: частицы
выходят из-под горизонта чёрной дыры, двигаясь "незаконным" с неквантовой точки зрения способом: пространственноподобно или против хода времени (по крайней мере, таков будет процесс нулевого порядка).
"Мнение Хокинга" здесь - не нечто пренебрежимое, а физическая гипотеза, углубляющая связи ОТО и КТП. Хокинг предположил, что частицы излучения "запутаны" с частицами, упавшими в чёрную дыру ранее. Так что в иной формулировке получается, что (в нулевом порядке) упавшая и излучённая - это одна и та же частица. То есть, частица со своими зарядами (выходящими за рамки обсуждаемых в ОТО электрического заряда и спина) попросту выходит наружу, а в сингулярность заряды не исчезают. Итого, чёрная дыра может сохранять не только электрический заряд и спин (как известно из классических результатов Райсснера, Нордстрёма, Керра, Ньюмена, Гинзбурга, Дорошкевича, Новикова, Зельдовича), но и остальные заряды, в том числе барионный (
если он сохраняется).
Как видите, здесь конъюнкция из нескольких "если", но большая часть их правдоподобна.
И на другом форуме (в принципе, то же самое, но плюс пара ссылок):
На другом форуме в теме
"Материя и антиматерия" был поднят интересный, как мне кажется, вопрос:
Если чёрная дыра образуется из сколлапсировавшей материи с ненулевым барионным и/или лептонным зарядом (например, из обычной звезды), а потом испаряется без остатка, то что происходит с балансом материя/антиматерия?
Нарушение этого баланса запрещено теориями элементарных частиц, в которых действуют законы сохранения барионного и лептонного чисел.
С другой стороны, в ОТО известна "теорема об отсутствии волос", которая гласит, что чёрная дыра "сохраняет" только массу, угловой момент и электрический заряд. Сохранения барионного и лептонного заряда не упоминается.
Моё мнение (возможно, неверное) изложено в теме по ссылке, я могу привести его здесь. Но наверное, вопрос интересен и для самостоятельного размышления.
Вопрос действительно очень интересный и на него уже достаточно давно обратили внимание, притом окончательного ответа до сих пор нет. Насколько я понял, главная причина этой проблемы кроется в следующем.
Уничтожение информации в черной дыре ( как и излучение Хокинга) - это неунитарный процесс, который не может описываться унитарными преобразованиями, лежащими в основе квантовой механики. Любое преобразование свойств частиц в квантовой механике унитарно, что автоматически наделяет парадоксальными свойствами излучение Хокинга. Для пояснения можно добавить что квантовые числа объектов (такие как барионный и лептонный заряды(а вернее число)) должны сохраняться. К примеру, если одна черная дыра поглощает некоторое количество вещества (с нулевым электрическим зарядом и нулевым моментом импульса), а другая черная дыра, с той же массой, поглощает такое же количество антивещества (также с нулевым электрическим зарядом и нулевым моментом импульса), то различить их невозможно ником образом, хотя вещество и антивещество имеют противоположные барионный и лептонный заряды.
Следует также заметить, нарушение барионного и лептонного числа существенны только для ЧД с малой массой, т.е. активно испаряющихся. Зельдович обратил внимание на то, что при хокинговском излучении рождение тяжелых частиц, распродающихся с нарушением СР-четности, может привести к появлению в излучении избытка барионного или антибарионного заряда.
С другой стороны, в настоящее время активно развивается подход, основанный на
- соответствии, и даже получены некоторые результаты для черной дыры в пространстве
а поскольку
теория унитарна, то такой проблемы не возникает.
Хочется также сказать, что вполне возможен и ещё один вариант, связанный стем, что потеря информации возникает только в случае "истинной" черной дыры, т.е. черной дыры с сингулярностью и горизонтом, об этом он в частности пишет в статье
Information Loss in Black Holes С. Хокинг. Фролов также вскользь упоминает об этом. В частности он утверждает, что вследствие квантовых эффектов полный эффективный тензор энергии-импульса в уравненин Эйнштейна не удовлетворяет, вообще говоря, условиям положительности плотности энергии н давления. Поэтому учет квантовых эффектов может приводить к нарушению условий теорем о сингулярности внутри черных дыр и сингулярности могут отсутствовать.
Munin писал(а):
Где об этом можно прочитать?
Ну это я скопировал из книжки Новиков И.Д., Фролов В.П._Физика черных дыр(1986), страница 293, сноска в конце страницы.
механическим моментом 
электрическим зарядом 
В частности, магнитное поле чёрной дыры определяется исключительно как произведение 
которое даёт магнитный момент.
- Шварцшильда;
- Райсснера-Нордстрёма;
- Керра;
- Керра-Ньюмена.