Hét vraag- en antwoordplatform van Nederland

Waar komt de Hawkingstraling vandaan?

"De onzekerheidswetten vertellen onder andere dat er op de waarnemingshorizon van een zwart gat, constant virtuele deeltjes en virtuele anti-deeltjes ontstaan. Deze deeltjes ontstaat altijd in paren. Er zijn daarom altijd even veel anti-deeltjes als deeltjes. Deze deeltjes annihileren tot energie, volgens E=m*c^2. Dit zorgt ervoor dat er netto, nog steeds evenveel deeltjes zijn en ook even veel energie."

"Volgens Hawking consumeert die straling het zwarte gat en is het zwarte gat dus gedoemd om te verdwijnen. En daarmee zou ook alle informatie die het zwarte gat binnengaat voorgoed verloren gaan. Klinkt logisch. Maar er was een probleem. Want volgens de wetten van de kwantumfysica kan informatie niet verdwijnen. Dus hoe zit het nu: moet informatie die in een zwart gat verdwijnt als verloren worden beschouwd of niet? En zoniet, waar blijft die informatie dan als de zwarte gaten verdwijnen?"

Dus enerzijds leidt ik uit bovenstaande af dat er informatie verloren gaat doordat deeltjes verdampen door de Hawkingstraling uit het zwarte gat, maar anderzijds ontstaan er (virtuele en reele) deeltjes op de waarnemingshorizon waarvan de helft weer uitgestraald worden.

Maar die Hawkingstraling zijn dat nu deeltjes die afkomstig zijn van 'échte' informatie van bijv. ingezogen planeten of zijn het ter plaatse (op de waarnemingshorizon) gecreeerde deeltjes. In geval van het laatste is er toch geen informatie verloren gegaan en wat heeft het anders van doen met virtuele deeltjes?

8 jaar geleden
1.8K
erotisi
8 jaar geleden
Zie : http://www.scientias.nl/hawking-zwart-gat-slaat-informatie-op-in-2d-hologram/ http://wetenschap.infonu.nl/natuurkunde/34693-wat-is-hawkingstraling.html
Verwijderde gebruiker
8 jaar geleden
Hoi Erotisi, het probleem is de waarnemingshorizon (even plat gezegd) waardoor je nooit kunt weten wat zich daarachter bevindt; eventuele informatie (verloren of niet) is gewoon niet bereikbaar.

Heb je meer informatie nodig om de vraag te beantwoorden? Reageer dan hier.

Antwoorden (1)

Hawking straling ontstaat omdat op de waarnemingshorizon een virtueel deeltje ontstaat en zijn anti deeltje. Een valt in het zwarte gat het andere verdwijnt het universum in, en is opeens een reeel deeltje geworden. Het invallende deeltje vermindert de energie van het zwarte gat en het ontsnappende deeltje vermeerdert de energie van het universum. Het netto resultaat is nul.

Toegevoegd na 2 minuten:
Er komt dus helemaal niks uit een zwart gat. De actie speelt zich buiten het zwarte gat af.
(Lees meer...)
Verwijderde gebruiker
8 jaar geleden
erotisi
8 jaar geleden
Maar waardoor wordt/werd dan toch gevreesd dat er informatie verloren gaat als het om aanvankelijk alleen virtuele deeltjes gaat?
Verwijderde gebruiker
8 jaar geleden
Een van die virtuele deeltjes wordt reëel en het andere valt in het zwarte gat waardoor de energie van het zwarte gat wat minder wordt. Dat laatste is volgens mij wat ze met het verdwijnen van informatie uit het zwarte gat bedoelen.
Thecis
8 jaar geleden
@erotisi @ mullog
Hawking heeft zijn ongelijk toegegeven dat informatie verloren gaat. Het heeft te grote gevolgen namelijk https://nl.wikipedia.org/wiki/Susskind-Hawking_battle
erotisi
8 jaar geleden
@Thecis Bedoel je dit?: "Hawking sloot samen met Kip Thorne een weddenschap over deze vraag af met John Preskill, die beweerde dat de informatie niet definitief verloren ging. In 2004 verloor Hawking deze weddenschap door zelf op een conferentie bekend te maken dat hij een mechanisme had gevonden[bron?] waardoor de informatie die in het zwarte gat was verdwenen, weer vrij kon komen bij het verdampen van het zwarte gat." https://nl.wikipedia.org/wiki/Zwart_gat#Verdampen_door_hawkingstraling Toch vraag ik me nog wel af wat zijn oplossing was.
Ik vraag me trouwens uberhaupt af waarom hawkingstraling geen informatie kan bevatten. Weten jullie waarom dat zo is? Nu voor Hawking de informatieparadox lijkt te zijn opgelost is er de zogeheten firewall-paradox.
Maar kan het misschien zijn dat Hawking de firewall als oplossing voor zijn informatieprobleem zag?
Bij de Firewall heeft de informatie die een zwart gat verlaat zulke enorme hoeveelheden energie opgewekt dat er letterlijk een muur van vuur om de waarnemingshorizon van een zwart gat moet ontstaan. Die vuurmuur zou alles consumeren dat in het zwarte gat valt. Dat breekt echter weer een regel van de algemene relativiteitstheorie die stelt dat bij het oversteken van de grens van de waarnemingshorizon van een zwart gat niets gebeurt – vandaar de paradox.
http://www.newscientist.nl/nieuws/stephen-hawkings-radicale-idee-over-zwarte-gaten/
erotisi
8 jaar geleden
Hier nog wat info over de firewall en informatieparadox: Het probleem waar de Hawkingstraling mee te maken heeft is dat het een soort van ‘firewall’ rondom het zwart gat lijkt te creëren, de deeltjes die erin slagen om uit de wurggreep van het zwarte gat te ontsnappen zouden voorkomen dat andere deeltjes in het zwarte gat vallen en daarmee zouden ze een firewall vormen. Een ander probleem waar de natuurkundigen tot vandaag de dag mee worstelen is de zogenaamde informatieparadox van zwarte gaten: wat gebeurt er met de informatie, bijvoorbeeld informatie over de massa, samenstelling en dichtheid van de ster wiens kern na een supernova-explosie tot zwart gat ineenkromp. Blijft die informatie ook bìnnen de waarneemhorizon ergens bestaan? De tweede wet van de thermodynamica zegt dat met de tijd de entropie van een systeem toeneemt – in termen van informatie: de benodigde informatie om een systeem te beschrijven kan niet afnemen. Maar bij een zwart gat lijkt die entropie en daarmee de hoeveelheid informatie juist af te nemen, dus tegenstrijdig aan de tweede wet van de thermodynamica. In een recent gepubliceerd artikel, dat Hawking op de arxiv preprint server plaatste, een tikkeltje vreemd getiteld als “Information Preservation and Weather Forecasting for Black Holes“, komt Hawking met een nieuw voorstel, waarmee hij hoopt de problemen van de firewall en informatie te tackelen.
In plaats van de scherp begrensde waarnemingshorizon (zie afbeelding hierboven) komt Hawking met een zogenaamde schijnbare horizon (Engels: ‘apparent horizon’), die zich om het zwarte gat zou bevinden. Die grens zou niet door de oneindige kromming van ruimte en tijd gevormd worden, maar wel door quantumfluctuaties en het resultaat zou een niet scherp begrensde, turbulente laag zijn, waaruit informatie vanuit het zwarte gat kan ontsnappen. De turbulentie zorgt er voor dat de informatie door elkaar wordt gehutst, zodanig dat het niet meer kan worden herkend. Zwarte gaten bestaan volgens Hawking dus wel degelijk, alleen hebben ze een schijnbare horizon in plaats van een waarnemingshorizon
http://www.astroblogs.nl/2014/01/25/zegt-stephen-hawking-nou-dat-zwarte-gaten-niet-bestaan-niet-dus/
Thecis
8 jaar geleden
@erotisi, Nee, ik bedoelde de link die ik gaf, niet een andere link. Je verward overigens wel iets.
Je zegt "Ik vraag me trouwens uberhaupt af waarom hawkingstraling geen informatie kan bevatten". Hawkingstraling is een straling die uitsluitend rond een zwart gat optreedt. Het zijn elementaire deeltjes die zijn ontstaan vanuit pure energie zoals dat overal in het universum voor komt. Alleen in het geval van hawkingstraling is er iets speciaals. Daar waar het deeltje en antideeltje ontstaat, schiet het ene deeltje over de event horizon heen. Normaal gesproken kan je de eigenschappen van de foton herleiden aan de hand van de 2 deeltjes die vrij zijn gekomen. Ook al anhilleren die zelf ook weer, het is herleidbaar. Op het moment dat het deeltje over de grens van het BH gaat, is de informatie van dat betreffende deeltje verloren gegaan en kan je dus ook de eigenschappen van het voorgaande foton niet meer herleiden. Het gaat dan om het principe dat informatie verloren gaat doordat het ene deeltje naar het BH gaat. De straling zelf bevat gewoon informatie. Het wordt hawking straling genoemd omdat het a) door Hawking voorgesteld is en b) het uitsluitend om een BH "te zien" is. Het lijkt alsof er straling van een BH af komt, terwijl het een proces is wat zich op de rand zou afspelen. Let wel op, hawking straling is nog steeds theoretisch, er zijn nog geen bewijzen voor vanuit experimenten.
erotisi
8 jaar geleden
@Thecis, ik zag dat ik een schrijffout had gemaakt mbt ' waarom hawkingstraling geen informatie kan bevatten". Ik bedoeld eigenlijk 'waardoor die straling informatie kan bevatten'.
Ik denk overigen dat jouw of mijn verwijzing uiteindelijk naar dezelfde toegift van Hawking verwijzen. Ondanks je uitleg is me dat eigenlijk nog niet duidelijk.
"Bij die gelegenheid stelde Stephen Hawking dat de informatie van een deeltje dat door een zwart gat wordt opgeslokt voor altijd verloren is als het zwarte gat verdampt." Hier gaat het dus over een deeltje dat door een zwart gat wordt opgeslokt. Kijk, als dat deeltje afkomstig is van een ingezogen planeet kan ik me nog wel voorstellen dat er informatie verloren gaat, maar ik kan het niet goed rijmen met de uitleg via virtuele deeltjes die ter plaatse worden gemaakt. Ten eerste wat voor informatie hebben die virtuele cq reeel gemaakte deeltjes? Ten tweede kan er ook informatie van deeljtes van een planeet hawkingstraling worden?
Thecis
8 jaar geleden
@erotisi
De reden dat het gaat om "virtuele" deeltjes is als volgt:
Een foton kan spontaan 2 deeltjes geven. dit gebeurd overal en veelvuldig. Wanneer zo'n foton opsplitst in 2 deeltjes, zit er ergens in de buurt ook wel een foton wat soortgelijke deeltjes geeft. Deze annihileren en vormen weer een foton. Netto is er niet gebeurd, vandaar dat het virtuele deeltjes worden genoemd. De reden dat er op lange termijn volgens Hawking informatie verloren ging, is omdat een zwart gat aanzienlijk minder identifiers heeft. Uit het hoofd, massa en spin. Een gewoon deeltje heeft massa, spin, impuls, etc. (hier had volgens mij Cryofiel ooit een goede uitleg over, maar kan die even niet meer vinden). Een hoop dingen hiervan zijn niet meer te herleiden als de massa eenmaal de event horizon over zijn gegaan. Hawking stelde dat deze informatie dus verloren moet zijn gegaan, ook al zou een BH verdampen. Letterlijk een black box situatie.
Susskind zei echter dat dit zulke grote gevolgen heeft, dat dit simpelweg niet kan. Wellicht hebben we het antwoord nog niet gevonden, maar de informatie zou niet verloren zijn gegaan, alleen omgezet. Na iets van 20 jaar heeft Hawking zich laten overhalen dat Susskind gelijk had. De werkelijkheid moet nog uitwijzen wie dan uiteindelijk gelijk heeft, maar vooralsnog staan de neuzen de kant op dat informatie niet verloren gaat.
erotisi
8 jaar geleden
bedankt voor de extra uitleg. Maar toch bijzonder dat juist achter de event horizon die eigenschappen zouden lijken te verdwijnen, wat zou Hawking daar toe hebben laten nopen? Maar wat ik niet begrijp in deze context is dat juist één van deze virtuele deeljtes juist weggaat uit het BH. Dus waarom zou er dan juist voor dat deeljte ook informatie verloren gaan als deze niet de event horizon passeren. Ik heb me overigens inmiddels laten verrijken met het idee dat die quantumfluctuaties worden beinvloed/gecreeerd door invallende materie. Maar hoe dat precies zit is me niet duidelijk.
Thecis
8 jaar geleden
@erotisi
Het hele idee is dat de 2 virtuele deeltjes op de rand van de event horizon ontstaan. 1 daarvan gaat onder de rand, de ander niet. Van 1 vd 2 deeltjes gaat informatie verloren, van de 2e (die dus niet over de rand gaat) gaat geen informatie verloren.
Echter, de informatie van HET FOTON, waaruit de 2 deeltjes zijn ontstaan, is verloren gegaan omdat de helft van de informatie verdwenen is. Aan de hand van 1 deeltje kan je nooit meer herleiden wat de vector was van het foton (een voorbeeld).
erotisi
8 jaar geleden
Je legt dus uit hoe informatie van dat foton verdwenen is als het voor de helft het zwart gat in gaat. Maar dat blijkt dus niet juist te zijn omdat Hawking heeft erkend dat er geen informatie verloren gaat?
Maar waardoor dacht Hawking aanvankelijk dan dat informatie in een zwart gat verloren zou gaan? Je kunt dan misschien nav 1 deeltje de vector niet meer achterhalen van dat foton, maar dat tweede deeltje zit toch nog in het zwarte gat? Hoe dan, Hawking zegt op dit moment dat die infomatie dus niet verloren is gegaan maar alleen in een totale onontwarbare chaotische toestand is gekomen?!
Thecis
8 jaar geleden
@erotisi Het komt er eigenlijk op neer dat we niet weten hoe het precies zit (ook Hawking niet), maar dat hij het niet kan accepteren dat het eventueel waar is (omdat de consequenties naar de huidige inzichten te groot zijn).
Dus heeft hij aangegeven dat de informatie niet verloren gaat, maar idd in een onontwarbare chaotische toestand terecht is gekomen, ofwel, info gaat niet verloren, maar we kunnen er ook niets mee... Hetzelfde idee heeft Einstein ook ooit gehad. Met zijn formules kwam hij er op uit dat het heelal uitdijde en dat dit steeds sneller zou moeten gaan. Dit kon hij niet accepteren en heeft een constante in de vergelijking gedaan dit dit ophefde. Uiteindelijk heeft hij dit zijn grootste fout ooit genoemd.
Misschien dat Hawking dat ook ooit zal doen, en misschien heeft hij wel gelijk. Ik weet het niet...

Weet jij het beter..?

Het is niet mogelijk om je eigen vraag te beantwoorden Je mag slechts 1 keer antwoord geven op een vraag Je hebt vandaag al antwoorden gegeven. Morgen mag je opnieuw maximaal antwoorden geven.

0 / 2500
Gekozen afbeelding