Ist diese Analogie der Hawking-Strahlung korrekt?

Wie die Kommentare andeuten, besteht das Problem darin, dass Ihre Beschreibung virtueller Partikel, die Vakuumschwankungen ausgesetzt sind, falsch ist. Schauen Sie sich meine Antwort auf Schwarze Löcher und Teilchen mit positiver / negativer Energie an , um mehr darüber zu erfahren.

Es gibt keine Erklärung dafür, was wirklich vor sich geht, die dem Nicht-Quantenfeldtheorie-Nerd zugänglich ist (obwohl ich eine in der Antwort versucht habe, die ich oben verlinkt habe). Niemand scheint genau zu wissen, woher die Analogie der virtuellen Teilchenpaare stammt, weil sie nicht den heutigen Beschreibungen des Quantenvakuums entspricht. In jedem Fall sind virtuelle Teilchen eher ein Rechengerät als alles Reale. Der beste Artikel, den ich dazu gesehen habe, ist dieser auf Matt Strasslers Blog .

Ist diese Analogie der Hawking-Strahlung korrekt?

Nein. Ich weiß, dass Sie solche Sachen im Internet, in popwissenschaftlichen Artikeln und sogar in Lehrbüchern lesen. Aber es ist überhaupt nicht richtig. Verzeihung. Ich gehe es Schritt für Schritt durch:

In der Ergosphäre des Schwarzen Lochs tauchen ständig virtuelle Paare von Teilchen und Antiteilchen auf

Nein sind sie nicht. Virtuelle Teilchen sind virtuell . Sie sind keine kurzlebigen echten Teilchen. Siehe Existieren virtuelle Partikel tatsächlich physisch? und beachten Sie dies in der Antwort der pensionierten Teilchenphysikerin Anna v :

„virtuelle Teilchen existieren nur in der Mathematik des Modells“ .

Siehe auch den Artikel von Matt Strassler . (Ah, ich sehe, John Rennie hat sich auch darauf bezogen). Der Punkt ist, dass Elektronen und Protonen keine Photonen aufeinander werfen. Virtuelle Photonen sind keine kurzlebigen realen Photonen, die ein- und ausgehen. Stattdessen sind sie "Feldquanten". Es ist, als würde man ein elektromagnetisches Feld in abstrakte Teile unterteilen und sagen, dass jedes ein virtuelles Photon ist. Wenn sich dann das Elektron und das Proton gegenseitig anziehen, tauschen sie das Feld aus, so dass das resultierende Wasserstoffatom nicht mehr viel von einem elektromagnetischen Feld übrig hat. Daher können Sie die zugrunde liegende Richtigkeit der Austauschidee sehen. Aber Elektronen blitzen nicht, Wasserstoffatome funkeln nicht und Magnete leuchten nicht.

aufgrund von Vakuumschwankungen.

Vakuumschwankungen sind nicht dasselbe wie virtuelle Teilchen. Stattdessen sind sie das räumliche Äquivalent der winzig kleinen Wellen, die Sie auf der Meeresoberfläche sehen. Sie sind real, aber sie sind sehr schwach. Siehe den Casimir-Effekt auf Wikipedia:

_{CCASA-Bild von Emok, siehe Wikipedia}

Typischerweise würde das Paar dann vernichten, bevor dies irgendwelche Konsequenzen haben könnte.

Vakuumschwankungen führen nicht zur Paarbildung . Und Elektronen und Positronen entstehen nicht einfach wie von Zauberhand und vernichten sich dann bereitwillig, ohne zwei 511-keV-Photonen zu hinterlassen.

Da sich jedoch eines dieser beiden Teilchen näher am Loch befindet als das andere, erfährt es eine größere Gravitationskraft als das andere. Es besteht also die Möglichkeit, dass ein Teilchen in das Schwarze Loch fällt, während das andere ins Unendliche entweicht.

Wenn diese Geschichte wahr wäre, wäre es wahrscheinlicher, dass beide Partikel in das Loch fallen würden, das dadurch massiver werden würde. Es würde sich tatsächlich von Vakuumenergie ernähren.

Das hineinfallende Teilchen hat negative Energie und folglich negative Masse, wodurch das Teilchen mit positiver Energie außerhalb des Lochs verbleibt.

Kennen Sie Teilchen mit negativer Energie? Oder negative Masse? Wenn ja, sagen Sie es mir bitte, ich schreibe darüber und warte dann auf den Anruf aus Stockholm. Solche Teilchen gibt es nicht.

Es ist nicht das Schwarze Loch, das das Teilchen direkt aussendet, sondern von einem externen Bezugsrahmen aus scheint dies der Fall zu sein. Da die Gezeitenkräfte bei kleineren Schwarzen Löchern größer sind, nimmt die Emissionsrate der Hawking-Strahlung zu, wenn das Loch kleiner wird. In einem isolierten System würde dies zu einem exponentiellen Abfall führen. Schwarze Löcher nehmen jedoch auch ständig Masse zu. Daher wird jedes Schwarze Loch mit einer ausreichenden Masse schneller Masse akkretieren, als es sie durch Hawking-Strahlung verliert. Dies ist jedoch bei kleineren Löchern nicht der Fall, die langsam „verdampfen“ würden.

Das sagen die Leute. Aber denken Sie an die Gravitationszeitdilatation. Am Ereignishorizont geht es ins Unendliche. Warum wird dies in der gegebenen Erklärung der Hawking-Strahlung nicht erwähnt?

Da dies alles außerhalb meines Schullehrplans liegt und weit über meinem derzeitigen Niveau des Physikunterrichts liegt, hatte ich gehofft, dass jemand entweder bestätigen könnte, dass meine Analogie richtig ist, oder konstruktive Kritik und Ratschläge geben könnte. Danke!

Es ist ein Märchen, fürchte ich. Die Hawking-Strahlung bleibt auch nach 43 Jahren hypothetisch. Aber es gibt sie schon so lange, dass die Leute daran glauben. Die Leute halten es für eine wissenschaftliche Tatsache, obwohl es dafür keine wissenschaftlichen Beweise gibt, obwohl es nicht mit der allgemeinen Relativitätstheorie übereinstimmt und obwohl die gegebene Erklärung nur "Lügen für Kinder" ist . In diesem kleinen Physicsworld-Artikel finden Sie einen Hinweis darauf, was einige Physiker über Hawking denken. IMHO sollten Sie sich auf die Schwerkraft und Schwarze Löcher konzentrieren und vermeiden, sich von Hawking-Strahlung ablenken zu lassen.